Оптоэлектроникинтеграцийн арга
Интеграци ньфотоникмөн электроник нь мэдээлэл боловсруулах системийн чадавхийг сайжруулах, өгөгдөл дамжуулах хурдыг нэмэгдүүлэх, эрчим хүчний хэрэглээг бууруулах, төхөөрөмжийн илүү авсаархан загвар гаргах, системийн дизайны асар том шинэ боломжийг нээх гол алхам юм. Интеграцийн аргуудыг ерөнхийдөө хоёр ангилалд хуваадаг: цул интеграци ба олон чип интеграци.
Цул интеграцчилал
Цул интеграци нь фотоник болон электрон эд ангиудыг нэг суурь дээр үйлдвэрлэх бөгөөд ихэвчлэн нийцтэй материал, процессуудыг ашигладаг. Энэ арга нь нэг чип дотор гэрэл ба цахилгааны хооронд жигд интерфэйсийг бий болгоход чиглэгддэг.
Давуу талууд:
1. Холболтын алдагдлыг бууруулах: Фотон болон электрон эд ангиудыг ойрхон байрлуулах нь чипээс гадуурх холболттой холбоотой дохионы алдагдлыг багасгадаг.
2, Сайжруулсан гүйцэтгэл: Илүү нягт интеграцчилал нь богино дохионы зам болон бага хоцрогдол зэргээс шалтгаалан өгөгдөл дамжуулах хурдыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
3, Жижиг хэмжээ: Цул интеграци нь өндөр нягтралтай төхөөрөмжүүдийг ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь өгөгдлийн төв эсвэл гар төхөөрөмж гэх мэт орон зай хязгаарлагдмал хэрэглээнд онцгой ач холбогдолтой юм.
4, эрчим хүчний хэрэглээг багасгах: тусдаа багц болон холын зайн холболтын хэрэгцээг арилгах, ингэснээр эрчим хүчний шаардлагыг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжтой.
Сорилт:
1) Материалын нийцтэй байдал: Өндөр чанартай электрон болон фотоны функцийг хоёуланг нь дэмждэг материалыг олох нь ихэвчлэн өөр өөр шинж чанар шаарддаг тул хэцүү байж болно.
2, үйл явцын нийцтэй байдал: Аль ч бүрэлдэхүүн хэсгийн гүйцэтгэлийг доройтуулахгүйгээр электроник болон фотоны олон янзын үйлдвэрлэлийн процессыг нэг суурь дээр нэгтгэх нь нарийн төвөгтэй ажил юм.
4, Нарийн төвөгтэй үйлдвэрлэл: Электрон болон фотонон бүтцэд шаардагдах өндөр нарийвчлал нь үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй байдал болон өртгийг нэмэгдүүлдэг.
Олон чиптэй интеграци
Энэ арга нь функц бүрийн материал болон процессыг сонгоход илүү уян хатан байдлыг олгодог. Энэхүү интеграцид электрон болон фотоник бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь өөр өөр процессоос гарч ирдэг бөгөөд дараа нь хамтад нь угсарч, нийтлэг багц эсвэл суурь дээр байрлуулдаг (Зураг 1). Одоо оптоэлектроник чипүүдийн хоорондох холболтын горимуудыг жагсаая. Шууд холболт: Энэ арга нь хоёр хавтгай гадаргуугийн шууд физик холбоо, холболтыг хамардаг бөгөөд ихэвчлэн молекулын холболтын хүч, дулаан, даралтаар хөнгөвчилдөг. Энэ нь энгийн бөгөөд маш бага алдагдалтай холболттой байх давуу талтай боловч нарийн тэгшлэгдсэн, цэвэр гадаргууг шаарддаг. Шилэн утас/тор холболт: Энэ схемд шилэн утас эсвэл шилэн массивыг фотоник чипийн ирмэг эсвэл гадаргуу дээр тэгшлэн холбож, гэрлийг чип рүү болон гаднаас холбох боломжийг олгодог. Торыг мөн босоо холболтод ашиглаж болох бөгөөд энэ нь фотоник чип болон гадаад шилэн кабелийн хоорондох гэрлийн дамжуулалтын үр ашгийг сайжруулдаг. Цахиурын нүхнүүд (TSVs) ба бичил овойлтууд: Цахиурын нүхнүүд нь цахиурын суурь дээр босоо холболтууд бөгөөд чипүүдийг гурван хэмжээст байдлаар давхарлах боломжийг олгодог. Микро гүдгэр цэгүүдтэй хослуулан эдгээр нь өндөр нягтралтай интеграцид тохиромжтой давхарласан тохиргоонд электрон болон фотоник чипүүдийн хооронд цахилгаан холболт хийхэд тусалдаг. Оптик завсрын давхарга: Оптик завсрын давхарга нь чипүүдийн хооронд оптик дохиог чиглүүлэх зуучлагч болж үйлчилдэг оптик долгион хөтлөгч агуулсан тусдаа субстрат юм. Энэ нь нарийн уялдаа холбоо, нэмэлт идэвхгүй байдлыг хангах боломжийг олгодог.оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүдХолболтын уян хатан байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд нэгтгэж болно. Холимог холболт: Энэхүү дэвшилтэт холболтын технологи нь чип болон өндөр чанартай оптик интерфэйсүүдийн хооронд өндөр нягтралтай цахилгаан холболтыг бий болгохын тулд шууд холболт болон микро-овойлтын технологийг хослуулдаг. Энэ нь өндөр гүйцэтгэлтэй оптоэлектроник хамтын интеграцийн хувьд онцгой ирээдүйтэй юм. Гагнуурын овойлтын холболт: Эргэгч чипийн холболттой адил гагнуурын овойлтыг цахилгаан холболт үүсгэхэд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч оптоэлектроник интеграцийн хүрээнд дулааны стрессээс үүдэлтэй фотоник бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн эвдрэлээс зайлсхийх, оптикийн тэгш байдлыг хадгалахад онцгой анхаарал хандуулах хэрэгтэй.
Зураг 1: : Электрон/фотоны чипээс чип рүү холбох схем
Эдгээр аргуудын ашиг тус нь мэдэгдэхүйц юм: CMOS ертөнц Мурын хуулийн сайжруулалтыг үргэлжлүүлэн дагаж мөрдөж байгаа тул CMOS эсвэл Bi-CMOS-ийн үе бүрийг хямд цахиурын фотоник чип дээр хурдан тохируулах боломжтой болж, фотоник болон электроникийн хамгийн сайн процессуудын ашиг тусыг хүртэх болно. Фотоник нь ерөнхийдөө маш жижиг бүтэц үйлдвэрлэхийг шаарддаггүй (ойролцоогоор 100 нанометрийн гол хэмжээ нь ердийн байдаг) бөгөөд төхөөрөмжүүд нь транзистортой харьцуулахад том байдаг тул эдийн засгийн үндэслэл нь фотоник төхөөрөмжийг эцсийн бүтээгдэхүүнд шаардлагатай аливаа дэвшилтэт электроникоос тусад нь тусад нь үйлдвэрлэхэд түлхэц болно.
Давуу талууд:
1, уян хатан байдал: Электрон болон фотоник бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хамгийн сайн гүйцэтгэлийг хангахын тулд янз бүрийн материал, процессыг бие даан ашиглаж болно.
2, үйл явцын төлөвшил: бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн боловсорсон үйлдвэрлэлийн процессыг ашиглах нь үйлдвэрлэлийг хялбарчилж, зардлыг бууруулж чадна.
3, Илүү хялбар шинэчлэлт болон засвар үйлчилгээ: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг салгаснаар бүхэл системд нөлөөлөхгүйгээр бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг илүү хялбар солих эсвэл шинэчлэх боломжтой болно.
Сорилт:
1, холболтын алдагдал: Чипээс гадуурх холболт нь нэмэлт дохионы алдагдалд хүргэдэг бөгөөд нарийн төвөгтэй тохируулгын журмыг шаардаж болно.
2, нарийн төвөгтэй байдал болон хэмжээ нэмэгдэх: Тусдаа бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь нэмэлт сав баглаа боодол, холболт шаарддаг тул хэмжээ нь томорч, өртөг нь өндөр байх магадлалтай.
3, эрчим хүчний хэрэглээ өндөр: Урт дохионы зам болон нэмэлт сав баглаа боодол нь цул интеграцтай харьцуулахад эрчим хүчний шаардлагыг нэмэгдүүлж болзошгүй.
Дүгнэлт:
Цул болон олон чиптэй интеграцийн хооронд сонголт хийх нь гүйцэтгэлийн зорилго, хэмжээний хязгаарлалт, өртгийн талаарх бодол, технологийн төлөвшил зэрэг програмын онцлог шаардлагаас хамаарна. Үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй байдлаас үл хамааран цул интеграц нь хэт жижигрүүлэлт, бага эрчим хүчний хэрэглээ, өндөр хурдны өгөгдөл дамжуулах шаардлагатай програмуудад давуу талтай. Үүний оронд олон чиптэй интеграц нь дизайны илүү уян хатан байдлыг санал болгож, одоо байгаа үйлдвэрлэлийн чадавхийг ашигладаг тул эдгээр хүчин зүйлс нь илүү нягт интеграцийн ашиг тусаас давсан програмуудад тохиромжтой болгодог. Судалгаа урагшлахын хэрээр хоёр стратегийн элементүүдийг хослуулсан эрлийз аргуудыг мөн судалж, системийн гүйцэтгэлийг оновчтой болгохын зэрэгцээ арга барил бүртэй холбоотой бэрхшээлийг бууруулахыг зорьж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 7-р сарын 8