Cymhariaeth o systemau deunydd cylched integredig ffotonig

Cymhariaeth o systemau deunydd cylched integredig ffotonig
Mae Ffigur 1 yn dangos cymhariaeth o ddau system ddeunydd, sef indiwm Ffosfforws (InP) a silicon (Si). Mae prinder indiwm yn gwneud InP yn ddeunydd drutach na Si. Gan fod cylchedau sy'n seiliedig ar silicon yn cynnwys llai o dwf epitacsial, mae cynnyrch cylchedau sy'n seiliedig ar silicon fel arfer yn uwch na chynnyrch cylchedau InP. Mewn cylchedau sy'n seiliedig ar silicon, germaniwm (Ge), a ddefnyddir fel arfer yn unig mewnFfotosynhwyrydd(synwyryddion golau), mae angen twf epitacsial, tra mewn systemau InP, rhaid paratoi hyd yn oed ton-dywyswyr goddefol trwy dwf epitacsial. Mae twf epitacsial yn tueddu i gael dwysedd diffyg uwch na thwf crisial sengl, fel o ingot crisial. Mae gan don-dywyswyr InP gyferbyniad mynegai plygiannol uchel yn draws yn unig, tra bod gan don-dywyswyr sy'n seiliedig ar silicon gyferbyniad mynegai plygiannol uchel yn draws ac yn hydredol, sy'n caniatáu i ddyfeisiau sy'n seiliedig ar silicon gyflawni radii plygu llai a strwythurau mwy cryno eraill. Mae gan InGaAsP fwlch band uniongyrchol, tra nad oes gan Si a Ge. O ganlyniad, mae systemau deunydd InP yn well o ran effeithlonrwydd laser. Nid yw ocsidau cynhenid ​​systemau InP mor sefydlog a chadarn ag ocsidau cynhenid ​​Si, silicon deuocsid (SiO2). Mae Silicon yn ddeunydd cryfach nag InP, gan ganiatáu defnyddio meintiau waffer mwy, h.y. o 300 mm (i'w huwchraddio'n fuan i 450 mm) o'i gymharu â 75 mm yn InP. InPmodiwlyddionfel arfer yn dibynnu ar effaith Stark sydd wedi'i chyfyngu gan gwantwm, sy'n sensitif i dymheredd oherwydd symudiad ymyl band a achosir gan dymheredd. Mewn cyferbyniad, mae dibyniaeth tymheredd modiwleidyddion sy'n seiliedig ar silicon yn fach iawn.

Yn gyffredinol, ystyrir mai dim ond ar gyfer cynhyrchion cost isel, tymor byr, cyfaint uchel (mwy nag 1 miliwn o ddarnau y flwyddyn) y mae technoleg ffotonig silicon yn addas. Mae hyn oherwydd ei fod yn cael ei dderbyn yn eang bod angen llawer iawn o gapasiti waffer i ledaenu costau masg a datblygu, a bodtechnoleg ffotonig siliconmae ganddo anfanteision perfformiad sylweddol mewn cymwysiadau cynnyrch rhanbarthol a phellter hir o ddinas i ddinas. Mewn gwirionedd, fodd bynnag, mae'r gwrthwyneb yn wir. Mewn cymwysiadau cost isel, amrediad byr, cynnyrch uchel, laser allyrru arwyneb ceudod fertigol (VCSEL) alaser wedi'i fodiwleiddio'n uniongyrchol (Laser DML) : mae laser wedi'i fodiwleiddio'n uniongyrchol yn peri pwysau cystadleuol enfawr, ac mae gwendid technoleg ffotonig sy'n seiliedig ar silicon, sy'n methu â integreiddio laserau'n hawdd, wedi dod yn anfantais sylweddol. Mewn cyferbyniad, mewn cymwysiadau metro, pellter hir, oherwydd y dewis o integreiddio technoleg ffotonig silicon a phrosesu signal digidol (DSP) gyda'i gilydd (sy'n aml mewn amgylcheddau tymheredd uchel), mae'n fwy manteisiol gwahanu'r laser. Yn ogystal, gall technoleg canfod cydlynol wneud iawn am ddiffygion technoleg ffotonig silicon i raddau helaeth, megis y broblem bod y cerrynt tywyll yn llawer llai na'r ffotogerrynt osgiliadur lleol. Ar yr un pryd, mae hefyd yn anghywir meddwl bod angen llawer iawn o gapasiti waffer i dalu costau masg a datblygu, oherwydd bod technoleg ffotonig silicon yn defnyddio meintiau nodau sy'n llawer mwy na'r lled-ddargludyddion ocsid metel cyflenwol (CMOS) mwyaf datblygedig, felly mae'r masgiau a'r rhediadau cynhyrchu gofynnol yn gymharol rhad.