シリコンフォトニクス技術

シリコンフォトニクス技術

チップの製造プロセスが徐々に縮小するにつれて、相互接続によって引き起こされるさまざまな影響が、チップの性能に影響を与える重要な要素になります。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、シリコンベースの光電子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伝送する技術。シリコンおよびシリコンベースの基板材料をベースとした新世代技術であり、既存のCMOSプロセスを使用する。光学デバイス開発と統合。最大の利点は、非常に高い伝送速度を持ち、プロセッサコア間のデータ伝送速度を100倍以上に高速化できることであり、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。

従来、シリコンフォトニクスはSOI基板上で開発されてきたが、SOIウェハは高価であり、必ずしもすべてのフォトニクス機能にとって最適な材料とは言えない。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になりつつあるため、より高い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、さまざまな新素材が開発されてきた。

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、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、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製造することにある（図3参照）。そうすることで、データ伝送コストを大幅に削減できる。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。フォトニクスこれにより、非常に複雑なシステムを極めて低コストで構築することが可能になる。

複雑なシリコンフォトニックシステムには多くの応用例が登場しており、最も一般的なのはデータ通信です。これには、近距離アプリケーション向けの高帯域幅デジタル通信、長距離アプリケーション向けの複雑な変調方式、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、この技術の多くの新しい応用例がビジネスと学術の両方で研究されています。これらの応用例には、ナノフォトニクス（ナノオプトメカニクス）と凝縮系物理学、バイオセンシング、非線形光学、LiDARシステム、光学ジャイロスコープ、RF集積型などが含まれます。光電子工学集積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、ハイブリッドフォトニック・無線周波数集積回路（RFIC）、信号処理などが挙げられる。