טכנולוגיית פוטוניקה של סיליקון

טכנולוגיית פוטוניקה של סיליקון

ככל שתהליך החיבור של השבב מתכווץ בהדרגה, השפעות שונות הנגרמות על ידי החיבור הופכות לגורם חשוב המשפיע על ביצועי השבב. חיבור שבבים הוא אחד מצווארי הבקבוק הטכניים הנוכחיים, וטכנולוגיית אופטואלקטרוניקה מבוססת סיליקון עשויה לפתור בעיה זו. טכנולוגיית פוטוניקה של סיליקון היא...תקשורת אופטיתטכנולוגיה המשתמשת בקרן לייזר במקום אות מוליך למחצה אלקטרוני להעברת נתונים. זוהי טכנולוגיה מדור חדש המבוססת על סיליקון וחומרי מצע מבוססי סיליקון ומשתמשת בתהליך CMOS הקיים עבורמכשיר אופטיפיתוח ואינטגרציה. היתרון הגדול ביותר שלו הוא שיש לו קצב העברה גבוה מאוד, שיכול להפוך את מהירות העברת הנתונים בין ליבות המעבד למהירה פי 100 או יותר, וגם יעילות האנרגיה גבוהה מאוד, ולכן הוא נחשב לדור חדש של טכנולוגיית מוליכים למחצה.

מבחינה היסטורית, פוטוניקה של סיליקון פותחה על SOI, אך פרוסות SOI יקרות ולא בהכרח החומר הטוב ביותר עבור כל פונקציות הפוטוניקה השונות. במקביל, ככל שקצבי הנתונים עולים, אפנון במהירות גבוהה על חומרי סיליקון הופך לצוואר בקבוק, ולכן פותחו מגוון חומרים חדשים כגון סרטי LNO, InP, BTO, פולימרים וחומרי פלזמה כדי להשיג ביצועים גבוהים יותר.

הפוטנציאל הגדול של פוטוניקה של סיליקון טמון בשילוב פונקציות מרובות בחבילה אחת ובייצור רובן או כולן, כחלק משבב יחיד או מערימת שבבים, תוך שימוש באותם מתקני ייצור המשמשים לבניית התקנים מיקרואלקטרוניים מתקדמים (ראה איור 3). פעולה זו תפחית באופן דרסטי את עלות העברת הנתונים.סיבים אופטייםוליצור הזדמנויות למגוון יישומים חדשים ורדיקליים בפוטוניקה, המאפשרים בניית מערכות מורכבות ביותר בעלות צנועה מאוד.

יישומים רבים צצים עבור מערכות פוטוניקה מורכבות מסיליקון, הנפוצים ביותר הם תקשורת נתונים. זה כולל תקשורת דיגיטלית ברוחב פס גבוה עבור יישומים לטווח קצר, סכמות אפנון מורכבות עבור יישומים למרחקים ארוכים ותקשורת קוהרנטית. בנוסף לתקשורת נתונים, מספר רב של יישומים חדשים של טכנולוגיה זו נחקרים הן בעסקים והן באקדמיה. יישומים אלה כוללים: ננופוטוניקה (ננו-אופטו-מכניקה) ופיזיקה של חומר מעובה, ביוסנסינג, אופטיקה לא לינארית, מערכות LiDAR, גירוסקופים אופטיים, RF משולב.אופטואלקטרוניקה, משדרי רדיו משולבים, תקשורת קוהרנטית, חדשמקורות אור, הפחתת רעשי לייזר, חיישני גז, פוטוניקה משולבת באורך גל ארוך מאוד, עיבוד אותות במהירות גבוהה ובמיקרוגל ועוד. תחומים מבטיחים במיוחד כוללים חישה ביולוגית, הדמיה, לידאר, חישה אינרציאלית, מעגלים משולבים היברידיים של פוטוניקה-תדר רדיו (RFics) ועיבוד אותות.