シリコンフォトニクス技術

シリコンフォトニクス技術

チップのプロセスが徐々に微細化するにつれ、相互接続に起因する様々な効果がチップの性能に影響を与える重要な要素となってきます。チップの相互接続は現在、技術的なボトルネックの一つであり、シリコンベースのオプトエレクトロニクス技術がこの問題を解決する可能性があります。シリコンフォトニクス技術は、光通信電子半導体信号の代わりにレーザービームを用いてデータを送信する技術。シリコンおよびシリコンベースの基板材料をベースにした新世代技術であり、既存のCMOSプロセスを用いている。光学機器開発と統合。その最大の利点は、非常に高い伝送速度を備え、プロセッサコア間のデータ転送速度を100倍以上高速化できることです。また、電力効率も非常に高いため、新世代の半導体技術と考えられています。

歴史的に、シリコンフォトニクスはSOI上に開発されてきましたが、SOIウェハは高価であり、必ずしも様々なフォトニクス機能に最適な材料とは限りません。同時に、データレートの向上に伴い、シリコン材料における高速変調がボトルネックとなりつつあるため、LNO膜、InP、BTO、ポリマー、プラズマ材料など、様々な新材料が開発され、より高い性能を実現しています。

シリコンフォトニクスの大きな可能性は、複数の機能を単一のパッケージに統合し、それらのほとんどまたはすべてを、単一のチップまたはチップスタックの一部として、高度なマイクロエレクトロニクスデバイスの製造に使用されるのと同じ製造設備を使用して製造することにあります（図3参照）。これにより、光通信によるデータ伝送コストが大幅に削減されます。光ファイバー様々な革新的な新しいアプリケーションの機会を創出しますフォトニクス非常に複雑なシステムを非常に低コストで構築できるようになります。

複雑なシリコンフォトニックシステムには多くの用途が生まれており、最も一般的なのはデータ通信です。これには、短距離用途向けの高帯域幅デジタル通信、長距離用途向けの複雑な変調方式、そしてコヒーレント通信が含まれます。データ通信に加えて、この技術の多くの新しい用途が産業界と学術界の両方で研究されています。これらの用途には、ナノフォトニクス（ナノオプトメカニクス）と凝縮物質物理学、バイオセンシング、非線形光学、LiDARシステム、光ジャイロスコープ、RF統合システムなどがあります。オプトエレクトロニクス、統合無線トランシーバー、コヒーレント通信、新しい光源、レーザーノイズ低減、ガスセンサー、超長波長集積フォトニクス、高速およびマイクロ波信号処理など。特に有望な分野としては、バイオセンシング、イメージング、ライダー、慣性センシング、ハイブリッド光子-無線周波数集積回路（RFic）、および信号処理などがあります。