Compararea sistemelor de materiale cu circuite integrate fotonice

Compararea sistemelor de materiale cu circuite integrate fotonice
Figura 1 prezintă o comparație a două sisteme de materiale, indiu-fosfor (InP) și siliciu (Si). Raritatea indiului face ca InP să fie un material mai scump decât Si. Deoarece circuitele pe bază de siliciu implică o creștere epitaxială mai mică, randamentul circuitelor pe bază de siliciu este de obicei mai mare decât cel al circuitelor InP. În circuitele pe bază de siliciu, germaniul (Ge), care este de obicei utilizat doar înFotodetector(detectoare de lumină), necesită creștere epitaxială, în timp ce în sistemele InP, chiar și ghidurile de undă pasive trebuie preparate prin creștere epitaxială. Creșterea epitaxială tinde să aibă o densitate de defecte mai mare decât creșterea monocristalului, cum ar fi dintr-un lingou de cristal. Ghidurile de undă InP au un contrast ridicat al indicelui de refracție doar transversal, în timp ce ghidurile de undă pe bază de siliciu au un contrast ridicat al indicelui de refracție atât transversal, cât și longitudinal, ceea ce permite dispozitivelor pe bază de siliciu să obțină raze de îndoire mai mici și alte structuri mai compacte. InGaAsP are o bandă interzisă directă, în timp ce Si și Ge nu. Drept urmare, sistemele de materiale InP sunt superioare în ceea ce privește eficiența laserului. Oxizii intrinseci ai sistemelor InP nu sunt la fel de stabili și robusti ca oxizii intrinseci ai Si, dioxidul de siliciu (SiO2). Siliciul este un material mai puternic decât InP, permițând utilizarea unor dimensiuni mai mari ale plachetelor, adică de la 300 mm (în curând va fi modernizat la 450 mm) comparativ cu 75 mm în InP. InPmodulatoride obicei depind de efectul Stark confinat cuantic, care este sensibil la temperatură din cauza mișcării marginii benzii cauzate de temperatură. În schimb, dependența de temperatură a modulatorilor pe bază de siliciu este foarte mică.

Tehnologia fotonică pe siliciu este în general considerată potrivită doar pentru produse cu costuri reduse, rază scurtă de acțiune și volum mare (mai mult de 1 milion de bucăți pe an). Acest lucru se datorează faptului că este larg acceptat faptul că este necesară o capacitate mare a napolitanei pentru a distribui costurile de mască și de dezvoltare și cătehnologia fotonică pe siliciuare dezavantaje semnificative de performanță în aplicațiile regionale și pe distanțe lungi între orașe. În realitate, însă, este adevărat contrariul. În aplicațiile cu costuri reduse, rază scurtă de acțiune și randament ridicat, laserul cu emisie de suprafață în cavitate verticală (VCSEL) șilaser cu modulație directă (Laser DML) : laserul cu modul direct reprezintă o presiune concurențială uriașă, iar slăbiciunea tehnologiei fotonice pe bază de siliciu, care nu poate integra cu ușurință laserele, a devenit un dezavantaj semnificativ. În schimb, în ​​aplicațiile metropolitane, pe distanțe lungi, datorită preferinței pentru integrarea tehnologiei fotonice pe siliciu și a procesării digitale a semnalului (DSP) împreună (care se întâmplă adesea în medii cu temperaturi ridicate), este mai avantajos să se separe laserul. În plus, tehnologia de detecție coerentă poate compensa în mare măsură deficiențele tehnologiei fotonice pe siliciu, cum ar fi problema curentului de întuneric mult mai mic decât fotocurentul oscilatorului local. În același timp, este greșit să credem că este necesară o capacitate mare a plachetei pentru a acoperi costurile de mască și dezvoltare, deoarece tehnologia fotonică pe siliciu utilizează dimensiuni ale nodurilor mult mai mari decât cei mai avansați semiconductori de oxid metalic complementar (CMOS), astfel încât măștile și ciclurile de producție necesare sunt relativ ieftine.