Vergleich von photonischen integrierten Schaltungsmaterialsystemen

Vergleich von photonischen integrierten Schaltungsmaterialsystemen
Abbildung 1 zeigt einen Vergleich von zwei Materialsystemen, Indiumphosphor (INP) und Silizium (SI). Die Seltenheit von Indium macht INP zu einem teureren Material als Si. Da Schaltkreise auf Siliziumbasis ein weniger epitaxielles Wachstum beinhalten, ist die Ausbeute von Schaltkreisen auf Siliziumbasis normalerweise höher als die von INP-Schaltkreisen. In Schaltkreisen auf Siliziumbasis, Germanium (GE), das normalerweise nur in verwendet wirdFotodetektor(Lichtdetektoren), erfordert epitaxielles Wachstum, während in INP -Systemen sogar passive Wellenleiter durch epitaxielles Wachstum hergestellt werden müssen. Das epitaxiale Wachstum hat tendenziell eine höhere Defektdichte als ein einzelnes Kristallwachstum, wie beispielsweise aus einem Kristallbetrieb. INP-Wellenleiter haben einen hohen Brechungsindexkontrast nur in transversaler, während auf Siliziumbasis auf dem Brechungsindex kontrastreiche Kontrast sowohl in transversaler als auch in Längsschnitt aufweisen, wodurch Geräte auf Siliziumbasis kleinere Biegeradien und andere kompaktere Strukturen erreichen können. Ingaasp hat eine direkte Bandlücke, während SI und GE dies nicht tun. Infolgedessen sind Inp -Materialsysteme hinsichtlich der Lasereffizienz überlegen. Die intrinsischen Oxide von INP -Systemen sind nicht so stabil und robust wie die intrinsischen Oxide von Si, Siliziumdioxid (SiO2). Silizium ist ein stärkeres Material als INP, das die Verwendung größerer Wafergrößen ermöglicht, dh von 300 mm (bald auf 450 mm) im Vergleich zu 75 mm in INP. INPModulatorenHängen normalerweise vom quantenkonfulierten Starkeffekt ab, der aufgrund der durch Temperatur verursachten Bandkantenbewegung temperaturempfindlich ist. Im Gegensatz dazu ist die Temperaturabhängigkeit von Modulatoren auf Siliziumbasis sehr gering.

Die Siliziumphotonik-Technologie wird im Allgemeinen nur für kostengünstige, kurze Produkte mit hohem Volumen (mehr als 1 Million Stück pro Jahr) als geeignet angesehen. Dies liegt daranSiliziumphotonik -Technologiehat erhebliche Leistungsnachteile in der Regional- und Langstrecken-Produktanwendungen in der Stadt. In Wirklichkeit ist das Gegenteil jedoch wahr. In kostengünstigen, kurzfristigen, hochrangigen Anwendungen, vertikaler Hohlraum-Oberflächen-emittierender Laser (VCSEL) undDirektmodulierter Laser (DML -Laser): Der direkt modulierte Laser wirft einen großen Wettbewerbsdruck aus, und die Schwäche der photonischen Technologie auf Siliziumbasis, die Laser nicht leicht integrieren kann, ist zu einem erheblichen Nachteil geworden. Im Gegensatz dazu ist es in U-Bahn-Anwendungen von Langstrecken aufgrund der Präferenz für die Integration der Siliziumphotonik-Technologie und der digitalen Signalverarbeitung (DSP) (die sich häufig in Umgebungen mit hoher Temperatur befindet) vorteilhafter, den Laser zu trennen. Darüber hinaus kann die kohärente Erkennungstechnologie die Mängel der Siliziumphotonik -Technologie in hohem Maße ausgleichen, wie das Problem, dass der dunkle Strom viel kleiner ist als der lokale Oszillator -Photostrom. Gleichzeitig ist es auch falsch zu glauben, dass eine große Menge an Waferkapazität erforderlich ist, um die Masken- und Entwicklungskosten zu decken, da die Siliziumphotonik -Technologie Knotengrößen verwendet, die viel größer sind als die fortschrittlichsten komplementären Metalloxid -Halbleiter (CMOs), sodass die erforderlichen Masken und Produktionslauf relativ billig sind.