Naarmate het proces van de chip geleidelijk krimpt, worden verschillende effecten die door de verbinding worden veroorzaakt een belangrijke factor die de prestaties van de chip beïnvloedt. Chipinterconnectie is een van de huidige technische knelpunten, en siliciumgebaseerde opto-elektronische technologie kan dit probleem oplossen. Siliciumfotonische technologie is eenoptische communicatietechnologie die een laserstraal gebruikt in plaats van een elektronisch halfgeleidersignaal om gegevens te verzenden. Het is een nieuwe generatie technologie gebaseerd op silicium en siliciumgebaseerde substraatmaterialen en maakt gebruik van het bestaande CMOS-proces vooroptisch apparaatOntwikkeling en integratie. Het grootste voordeel is de zeer hoge transmissiesnelheid, waardoor de gegevensoverdracht tussen de processorkernen 100 keer of meer sneller kan zijn. Ook de energie-efficiëntie is zeer hoog, waardoor het wordt beschouwd als een nieuwe generatie halfgeleidertechnologie.
Historisch gezien is siliciumfotonica ontwikkeld op SOI, maar SOI-wafers zijn duur en niet per se het beste materiaal voor alle verschillende fotonische functies. Tegelijkertijd, naarmate de datasnelheden toenemen, wordt snelle modulatie op siliciummaterialen een knelpunt. Daarom zijn er diverse nieuwe materialen ontwikkeld, zoals LNO-films, InP, BTO, polymeren en plasmamaterialen, om hogere prestaties te bereiken.
Het grote potentieel van siliciumfotonica ligt in de integratie van meerdere functies in één behuizing en de productie van de meeste of alle functies, als onderdeel van een enkele chip of een stapel chips, met behulp van dezelfde productiefaciliteiten die worden gebruikt voor de bouw van geavanceerde micro-elektronische apparaten (zie figuur 3). Dit zal de kosten van datatransmissie viaoptische vezelsen kansen creëren voor een verscheidenheid aan radicaal nieuwe toepassingen infotonicawaardoor de bouw van zeer complexe systemen tegen zeer lage kosten mogelijk wordt.
Er ontstaan veel toepassingen voor complexe siliciumfotonische systemen, waarvan datacommunicatie de meest voorkomende is. Dit omvat digitale communicatie met hoge bandbreedte voor toepassingen op korte afstand, complexe modulatieschema's voor toepassingen op lange afstand en coherente communicatie. Naast datacommunicatie worden er in zowel het bedrijfsleven als de academische wereld een groot aantal nieuwe toepassingen van deze technologie onderzocht. Deze toepassingen omvatten: nanofotonica (nano-optomechanica) en de fysica van de gecondenseerde materie, biosensortechnologie, niet-lineaire optica, LiDAR-systemen, optische gyroscopen, RF-geïntegreerdeopto-elektronica, geïntegreerde radiotransceivers, coherente communicatie, nieuwelichtbronnen, laserruisonderdrukking, gassensoren, geïntegreerde fotonica met zeer lange golflengte, snelle en microgolfsignaalverwerking, enz. Bijzonder veelbelovende gebieden zijn onder meer biosensortechnologie, beeldvorming, lidar, traagheidsdetectie, hybride fotonische-radiofrequentie-geïntegreerde schakelingen (RFics) en signaalverwerking.
Plaatsingstijd: 02-07-2024