フォトニック積分回路材料システムの比較

フォトニック積分回路材料システムの比較
図1は、インジウムリン（INP）とシリコン（SI）の2つの材料システムの比較を示しています。インジウムの希少性により、INPはSIよりも高価な材料になります。シリコンベースの回路にはエピタキシャルの成長が少ないため、シリコンベースの回路の収率は通常、INP回路の収量よりも高くなります。シリコンベースのサーキット、ゲルマニウム（GE）、これは通常でのみ使用されます光検出器(光検出器）、エピタキシャルの成長が必要ですが、INPシステムでは、エピタキシャルの成長によって受動的な導波路でさえ調製する必要があります。エピタキシャルの成長は、結晶インゴットなど、単結晶の成長よりも欠陥密度が高い傾向があります。 INP導波路は横方向でのみ高い屈折率のコントラストを持ち、シリコンベースの導波路は横方向と縦方向の両方で高い屈折率コントラストを持ち、シリコンベースのデバイスはより小さな曲げ半径やその他のよりコンパクトな構造を実現できます。 Ingaaspには直接バンドギャップがありますが、SiとGeは直接的なギャップを持っていません。その結果、INP材料システムはレーザー効率の点で優れています。 INPシステムの固有の酸化物は、Si、二酸化シリコン（SIO2）の固有の酸化物ほど安定して堅牢ではありません。シリコンはINPよりも強力な材料であり、より大きなウェーハサイズ、つまり300 mm（すぐに450 mmにアップグレードする）から75 mmのINPから使用できます。 inpモジュレーター通常、温度によって引き起こされるバンドエッジの動きのために温度に敏感である量子で構成されたスターク効果に依存します。対照的に、シリコンベースのモジュレーターの温度依存性は非常に少ないです。

シリコンフォトニクス技術は、一般に、低コスト、短距離、大量の製品（年間100万個以上）にのみ適していると考えられています。これは、マスクと開発コストを拡大するために大量のウェーハ容量が必要であること、そしてそれが広く受け入れられているためです。シリコンフォトニクステクノロジー都市から都市への地域および長距離製品アプリケーションでは、大きなパフォーマンスの不利な点があります。しかし、現実には、逆のことが当てはまります。低コスト、短距離、高収量アプリケーション、垂直キャビティ表面発光レーザー（VCSEL）および直接変調レーザー (DMLレーザー）：直接変調されたレーザーは膨大な競争圧力をもたらし、レーザーを容易に統合できないシリコンベースのフォトニック技術の衰弱が大きな不利な点になりました。対照的に、メトロ、長距離アプリケーションでは、シリコンフォトニクステクノロジーとデジタル信号処理（DSP）を一緒に統合することを好むため（これは多くの場合、高温環境にあります）、レーザーを分離する方が有利です。さらに、コヒーレント検出技術は、シリコンフォトニクステクノロジーの欠点を大幅に補うことができます。たとえば、暗い電流がローカル発振器光電流よりもはるかに小さいという問題などです。同時に、シリコンフォトニクステクノロジーは、最も進行した補完的な金属酸化物セミコンダクター（CMO）よりもはるかに大きいノードサイズを使用するため、マスクと開発コストをカバーするために大量のウェーハ容量が必要であると考えるのも間違っています。