Optoelectronicdòigh amalachaidh
Amalachadhfotonaigagus eileagtronaig na cheum cudromach ann a bhith a’ leasachadh comasan shiostaman giullachd fiosrachaidh, a’ comasachadh ìrean gluasaid dàta nas luaithe, caitheamh cumhachd nas ìsle agus dealbhadh innealan nas dlùithe, agus a’ fosgladh chothroman mòra ùra airson dealbhadh siostaman. Mar as trice tha dòighean amalachaidh air an roinn ann an dà roinn: amalachadh monolithach agus amalachadh ioma-sliseag.
Amalachadh monolithach
Tha amalachadh monolithach a’ toirt a-steach saothrachadh phàirtean fotonach is dealanach air an aon fho-strat, mar as trice a’ cleachdadh stuthan is phròiseasan co-chòrdail. Tha an dòigh-obrach seo ag amas air eadar-aghaidh gun fhiosta a chruthachadh eadar solas is dealan taobh a-staigh aon chip.
Buannachdan:
1. Lùghdaich call eadar-cheangail: Le bhith a’ cur fotonan agus co-phàirtean dealanach faisg air a chèile, lughdaichidh sin call chomharran co-cheangailte ri ceanglaichean far-chip.
2, Coileanadh nas fheàrr: Faodaidh amalachadh nas teinne leantainn gu astaran gluasaid dàta nas luaithe air sgàth slighean comharran nas giorra agus latency nas lugha.
3, Meud nas lugha: Leigidh amalachadh monolithach le innealan gu math teann, rud a tha gu sònraichte buannachdail airson tagraidhean le glè bheag de dh’àite, leithid ionadan dàta no innealan-làimhe.
4, lughdaich caitheamh cumhachd: cuir às don fheum air pacaidean fa leth agus ceanglaichean fad-astar, a dh’ fhaodadh riatanasan cumhachd a lughdachadh gu mòr.
Dùbhlan:
1) Co-chòrdalachd stuthan: Faodaidh e bhith dùbhlanach stuthan a lorg a tha a’ toirt taic do dh’eileagtronan àrd-inbhe agus gnìomhan fotonach oir bidh feum aca gu tric air feartan eadar-dhealaichte.
2, co-chòrdalachd phròiseasan: Tha e na obair iom-fhillte pròiseasan saothrachaidh eadar-dhealaichte de electronics agus photons a thoirt còmhla air an aon fho-strat gun a bhith a’ lughdachadh coileanadh aon phàirt sam bith.
4, Saothrachadh iom-fhillte: Tha an cruinneas àrd a tha a dhìth airson structaran dealanach agus fotononic ag àrdachadh iom-fhillteachd agus cosgais saothrachaidh.
Amalachadh ioma-sliseag
Tha an dòigh-obrach seo a’ leigeil le barrachd sùbailteachd ann a bhith a’ taghadh stuthan agus phròiseasan airson gach gnìomh. Anns an amalachadh seo, tha na co-phàirtean dealanach agus fotonach a’ tighinn bho dhiofar phròiseasan agus an uairsin tha iad air an cruinneachadh còmhla agus air an cur air pasgan no fo-strat cumanta (Figear 1). A-nis leig dhuinn liosta a dhèanamh de na modhan ceangail eadar sgoltagan optoelectronic. Ceangal dìreach: Tha an dòigh seo a’ toirt a-steach conaltradh corporra dìreach agus ceangal dà uachdar rèidh, mar as trice air a dhèanamh nas fhasa le feachdan ceangail moileciuil, teas agus cuideam. Tha buannachd aige a thaobh sìmplidheachd agus ceanglaichean a dh’ fhaodadh a bhith le call glè ìosal, ach feumaidh e uachdaran a tha air an co-thaobhadh gu mionaideach agus glan. Ceangal snàithleach / grating: Anns an sgeama seo, tha an snàithleach no an sreath snàithleach air a cho-thaobhadh agus air a cheangal ri oir no uachdar a’ chip fotonach, a’ leigeil le solas a bhith air a cheangal a-steach agus a-mach às a’ chip. Faodar a’ ghrating a chleachdadh cuideachd airson ceangal dìreach, a’ leasachadh èifeachdas tar-chuir solais eadar a’ chip fotonach agus an snàithleach taobh a-muigh. Tuill tro-silicon (TSVn) agus meanbh-chnapan: Tha tuill tro-silicon nan eadar-cheanglaichean dìreach tro fo-strat silicon, a’ leigeil leis na sgoltagan a bhith air an cruachadh ann an trì tomhasan. Còmhla ri puingean meanbh-chòmhnard, bidh iad a’ cuideachadh le bhith a’ coileanadh cheanglaichean dealain eadar sgoltagan dealanach is fotonach ann an rèiteachaidhean cruachta, freagarrach airson amalachadh àrd-dùmhlachd. Sreath eadar-mheadhanach optigeach: Is e fo-strat air leth a th’ anns an t-sreath eadar-mheadhanach optigeach anns a bheil treòraichean tonn optigeach a bhios nan eadar-mheadhanair airson comharran optigeach a stiùireadh eadar sgoltagan. Leigidh e le co-thaobhadh mionaideach, agus fulangas a bharrachd.co-phàirtean optaigeachfaodar a thoirt a-steach airson barrachd sùbailteachd ceangail. Ceangal tar-chinealach: Bidh an teicneòlas ceangail adhartach seo a’ cothlamadh ceangal dìreach agus teicneòlas meanbh-chnap gus ceanglaichean dealain àrd-dùmhlachd a choileanadh eadar sgoltagan agus eadar-aghaidhean optigeach àrd-inbhe. Tha e gu sònraichte gealltanach airson co-aonachadh optoelectronic àrd-choileanaidh. Ceangal cnap-sàdair: Coltach ri ceangal chip flip, thathas a’ cleachdadh cnapan-sàdair gus ceanglaichean dealain a chruthachadh. Ach, a thaobh amalachadh optoelectronic, feumar aire shònraichte a thoirt do bhith a’ seachnadh milleadh air co-phàirtean fotonaigeach air adhbhrachadh le cuideam teirmeach agus a’ cumail suas co-thaobhadh optigeach.
Figear 1: Sgeama ceangail sliseag-ri-sliseag dealan/foton
Tha buannachdan nan dòighean-obrach seo cudromach: Mar a bhios saoghal CMOS a’ leantainn air adhart a’ leantainn leasachaidhean ann an Lagh Moore, bidh e comasach gach ginealach de CMOS no Bi-CMOS atharrachadh gu sgiobalta air sliseag fotonach silicon saor, a’ buain buannachdan nam pròiseasan as fheàrr ann am fotonaig agus eileagtronaig. Leis nach eil feum aig fotonaig san fharsaingeachd air structaran glè bheag a dhèanamh (tha meudan cudromach de mu 100 nanometers àbhaisteach) agus gu bheil innealan mòr an taca ri transistors, bidh beachdachaidhean eaconamach buailteach innealan fotonaig a phutadh gu bhith air an dèanamh ann am pròiseas air leth, air an sgaradh bho eileagtronaig adhartach sam bith a tha a dhìth airson an toraidh chrìochnaichte.
Buannachdan:
1, sùbailteachd: Faodar diofar stuthan agus pròiseasan a chleachdadh gu neo-eisimeileach gus an coileanadh as fheàrr a choileanadh ann an co-phàirtean dealanach agus fotonach.
2, aibidh pròiseas: faodaidh cleachdadh phròiseasan saothrachaidh aibidh airson gach pàirt cinneasachadh a dhèanamh nas sìmplidhe agus cosgaisean a lughdachadh.
3, Ùrachadh is cumail suas nas fhasa: Le bhith a’ dealachadh phàirtean, faodar pàirtean fa leth a chur nan àite no ùrachadh nas fhasa gun bhuaidh a thoirt air an t-siostam gu lèir.
Dùbhlan:
1, call eadar-cheangail: Bidh call comharran a bharrachd mar thoradh air a’ cheangal far a’ chip agus is dòcha gum bi feum air modhan-obrach ailineachaidh iom-fhillte.
2, barrachd iom-fhillteachd agus meud: Feumaidh pàirtean fa leth pacaigeadh agus eadar-cheanglaichean a bharrachd, agus mar thoradh air sin bidh meudan nas motha agus cosgaisean nas àirde a dh’ fhaodadh a bhith ann.
3, caitheamh cumhachd nas àirde: Dh’ fhaodadh slighean comharran nas fhaide agus pacadh a bharrachd riatanasan cumhachd a mheudachadh an taca ri amalachadh monolithach.
Co-dhùnadh:
Tha taghadh eadar amalachadh monolithach agus ioma-sliseag an urra ri riatanasan sònraichte don tagradh, a’ gabhail a-steach amasan coileanaidh, cuingealachaidhean meud, beachdachaidhean cosgais, agus inbheachd teicneòlais. A dh’ aindeoin iom-fhillteachd saothrachaidh, tha amalachadh monolithach buannachdail airson tagraidhean a dh’ fheumas mion-sgrùdadh mòr, caitheamh cumhachd ìosal, agus tar-chur dàta aig astar luath. An àite sin, tha amalachadh ioma-sliseag a’ tabhann sùbailteachd dealbhaidh nas motha agus a’ cleachdadh comasan saothrachaidh a th’ ann mar-thà, ga dhèanamh freagarrach airson tagraidhean far a bheil na factaran sin nas cudromaiche na buannachdan amalachaidh nas teinne. Mar a bhios rannsachadh a’ dol air adhart, thathas cuideachd a’ sgrùdadh dhòighean-obrach measgaichte a bhios a’ cothlamadh eileamaidean den dà ro-innleachd gus coileanadh siostaim a bharrachadh agus aig an aon àm a’ lughdachadh nan dùbhlain co-cheangailte ri gach dòigh-obrach.
Àm puist: 08 Iuchar 2024