Sammenligning av fotoniske integrerte kretsmaterialsystemer

Sammenligning av fotoniske integrerte kretsmaterialsystemer
Figur 1 viser en sammenligning av to materialsystemer, indiumfosfor (INP) og silisium (SI). Rarity of Indium gjør INP til et dyrere materiale enn SI. Fordi silisiumbaserte kretser involverer mindre epitaksial vekst, er utbyttet av silisiumbaserte kretsløp vanligvis høyere enn for INP-kretser. I silisiumbaserte kretsløp, germanium (GE), som vanligvis bare brukes iFotodetektor(Lysdetektorer), krever epitaksial vekst, mens i INP -systemer, til og med passive bølgeledere må utarbeides ved epitaksial vekst. Epitaksial vekst har en tendens til å ha en høyere defekttetthet enn enkeltkrystallvekst, for eksempel fra en krystallgot. INP-bølgeledere har høy brytningsindeks-kontrast bare i tverrgående, mens silisiumbaserte bølgeledere har høy brytningsindekskontrast i både tverrgående og langsgående, noe som gjør at silisiumbaserte enheter kan oppnå mindre bøyestrål og andre mer kompakte strukturer. Ingaasp har et direkte båndgap, mens Si og GE ikke gjør det. Som et resultat er INP -materialsystemer overlegne når det gjelder lasereffektivitet. De iboende oksydene til INP -systemer er ikke så stabile og robuste som de iboende oksydene til Si, silisiumdioksid (SiO2). Silisium er et sterkere materiale enn INP, noe som tillater bruk av større skivestørrelser, dvs. fra 300 mm (snart å bli oppgradert til 450 mm) sammenlignet med 75 mm i INP. InpmodulatorerAvhenger vanligvis av den kvantekonfinerte sterke effekten, som er temperaturfølsom på grunn av båndkantbevegelse forårsaket av temperatur. I kontrast er temperaturavhengigheten til silisiumbaserte modulatorer veldig liten.

Silisiumfotonikkteknologi anses generelt bare som egnet for lavpris, kortdistanseprodukter med høyt volum (mer enn 1 million stykker per år). Dette er fordi det er allment akseptert at det kreves en stor mengde skiveevne for å spre maske- og utviklingskostnader, og atSilisium Photonics Technologyhar betydelige ytelses ulemper i by-til-by-regionale og langdistanse produktapplikasjoner. I virkeligheten er imidlertid det motsatte. I lavpris, kort rekkevidde, høye avkastningsapplikasjoner, vertikalt hulrom overflate-emitterende laser (VCSEL) ogDirekte-modulert laser (DML -laser): Direkte modulert laser utgjør et stort konkurransepress, og svakheten i silisiumbasert fotonisk teknologi som ikke lett kan integrere lasere har blitt en betydelig ulempe. I motsetning til dette, i metro, langdistanseapplikasjoner, på grunn av preferansen for å integrere silisiumfotonikkteknologi og digital signalbehandling (DSP) sammen (som ofte er i miljøer med høy temperatur), er det mer fordelaktig å skille laseren. I tillegg kan sammenhengende deteksjonsteknologi kompensere for manglene i silisiumfotonikk -teknologi i stor grad, for eksempel problemet som den mørke strømmen er mye mindre enn den lokale oscillatorens fotururrent. Samtidig er det også galt å tro at det er nødvendig med en stor mengde wafer -kapasitet for å dekke maske- og utviklingskostnader, fordi silisiumfotonikkteknologi bruker nodestørrelser som er mye større enn de mest avanserte komplementære metalloksyd -halvlederne (CMOs), så de nødvendige masker og produksjonsløp er relativt billige.