シリコンフォトニクス技術

シリコンフォトニクス技術

チップのプロセスは徐々に微細化していくため、配線によるさまざまな影響がチップの性能を左右する重要な要素となってきます。チップの相互接続は現在の技術的なボトルネックの 1 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使用してデータを送信する技術。これはシリコンおよびシリコンベースの基板材料をベースとした新世代テクノロジーであり、既存の CMOS プロセスを使用して光学装置開発と統合。その最大の利点は、非常に高い伝送速度を持っていることであり、プロセッサコア間のデータ伝送速度を100倍以上速くすることができ、電力効率も非常に高いため、新世代の半導体と考えられています。テクノロジー。

歴史的に、シリコンフォトニクスは SOI 上で開発されてきましたが、SOI ウェーハは高価であり、さまざまなフォトニクス機能すべてにとって必ずしも最適な材料であるとは限りません。同時に、データレートの高速化に伴い、シリコン材料の高速変調がボトルネックとなっているため、より高性能を実現するために、LNO膜、InP、BTO、ポリマー、プラズマ材料などのさまざまな新材料が開発されています。

シリコン フォトニクスの大きな可能性は、複数の機能を 1 つのパッケージに統合し、高度なマイクロ電子デバイスの構築に使用されるのと同じ製造設備を使用して、単一チップまたはチップのスタックの一部としてそのほとんどまたはすべてを製造できることにあります (図 3 を参照)。 。そうすることで、データを送信するコストが大幅に削減されます。光ファイバーそして、さまざま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、非常に低コストで非常に複雑なシステムの構築が可能になります。

複雑なシリコンフォトニックシステムには多くのアプリケーションが登場しており、最も一般的なのはデータ通信です。これには、短距離アプリケーション用の高帯域幅デジタル通信、長距離アプリケーション用の複雑な変調方式、およびコヒーレント通信が含まれます。データ通信に加えて、このテクノロジーの多数の新しいアプリケーションがビジネスと学術の両方で研究されています。これらのアプリケーションには、ナノフォトニクス (ナノオプトメカニクス) および凝縮物物理学、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 統合が含まれます。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。特に有望な分野には、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、ハイブリッドフォトニック無線周波集積回路（RFics）、および信号が含まれます。処理。