Фотондық интегралдық микросхема материалдық жүйелерін салыстыру

Фотондық интегралдық микросхема материалдық жүйелерін салыстыру
1-суретте екі материалдық жүйенің, индий фосфорының (InP) және кремнийдің (Si) салыстыруы көрсетілген. Индийдің сирек кездесетіндігі InP-ны Si-ге қарағанда қымбатырақ материал етеді. Кремний негізіндегі тізбектер эпитаксиалды өсуді аз қамтитындықтан, кремний негізіндегі тізбектердің өнімділігі әдетте InP тізбектеріне қарағанда жоғары болады. Кремний негізіндегі тізбектерде әдетте тек ... қолданылады.Фотодетектор(жарық детекторлары), эпитаксиалды өсуді қажет етеді, ал InP жүйелерінде тіпті пассивті толқын өткізгіштерді де эпитаксиалды өсу арқылы дайындау керек. Эпитаксиалды өсу кристалл құймасынан алынған сияқты монокристалды өсуге қарағанда ақау тығыздығының жоғары болуына бейім. InP толқын өткізгіштерінде тек көлденең сызықта ғана жоғары сыну көрсеткішінің контрасты бар, ал кремний негізіндегі толқын өткізгіштерде көлденең және бойлық сызықта жоғары сыну көрсеткішінің контрасты бар, бұл кремний негізіндегі құрылғыларға кішірек иілу радиустарына және басқа да ықшам құрылымдарға қол жеткізуге мүмкіндік береді. InGaAsP тікелей жолақ саңылауына ие, ал Si және Ge жоқ. Нәтижесінде, InP материалдық жүйелері лазерлік тиімділік тұрғысынан жоғары. InP жүйелерінің ішкі оксидтері Si, кремний диоксидінің (SiO2) ішкі оксидтері сияқты тұрақты және берік емес. Кремний InP-ге қарағанда берік материал болып табылады, бұл үлкенірек пластина өлшемдерін пайдалануға мүмкіндік береді, яғни InP-дегі 75 мм-мен салыстырғанда 300 мм-ден (жақында 450 мм-ге дейін жаңартылады). InPмодуляторларәдетте температурадан туындаған жолақ жиегінің қозғалысына байланысты температураға сезімтал кванттық шектелген Старк эффектісіне тәуелді. Керісінше, кремний негізіндегі модуляторлардың температураға тәуелділігі өте аз.

Кремний фотоника технологиясы, әдетте, тек арзан, қысқа қашықтыққа арналған, көп көлемді өнімдерге (жылына 1 миллионнан астам дана) жарамды деп саналады. Себебі маска мен әзірлеу шығындарын тарату үшін көп мөлшерде пластина сыйымдылығы қажет екендігі кеңінен қабылданған жәнекремний фотоникасы технологиясықаладан қалаға аймақтық және ұзақ қашықтыққа өнім қолдануда айтарлықтай өнімділік кемшіліктеріне ие. Алайда, шын мәнінде керісінше. Арзан, қысқа қашықтыққа, жоғары өнімді қолданбаларда тік қуыс бетін сәулелендіретін лазер (VCSEL) жәнетікелей модуляцияланған лазер (DML лазері): тікелей модуляцияланған лазер үлкен бәсекелестік қысымын тудырады, ал лазерлерді оңай біріктіре алмайтын кремний негізіндегі фотондық технологияның әлсіздігі айтарлықтай кемшілікке айналды. Керісінше, метрополитен, алыс қашықтықтағы қолданбаларда кремний фотоника технологиясы мен сандық сигналды өңдеуді (DSP) бірге біріктірудің артықшылығына байланысты (көбінесе жоғары температуралы ортада болады), лазерді бөлек пайдалану тиімдірек. Сонымен қатар, когерентті анықтау технологиясы кремний фотоника технологиясының кемшіліктерін, мысалы, қараңғы токтың жергілікті осциллятор фототогынан әлдеқайда аз болуы мәселесін айтарлықтай дәрежеде өтей алады. Сонымен қатар, маска мен әзірлеу шығындарын жабу үшін үлкен көлемдегі пластина сыйымдылығы қажет деп ойлау да дұрыс емес, себебі кремний фотоника технологиясы ең озық комплементарлы металл оксиді жартылай өткізгіштерінен (CMOS) әлдеқайда үлкен түйін өлшемдерін пайдаланады, сондықтан қажетті маскалар мен өндірістік циклдар салыстырмалы түрде арзан.