Perbandingan sistem bahan litar bersepadu fotonik

Perbandingan sistem bahan litar bersepadu fotonik
Rajah 1 menunjukkan perbandingan dua sistem bahan, indium Phosphorus (InP) dan silikon (Si). Jarang indium menjadikan InP sebagai bahan yang lebih mahal daripada Si. Oleh kerana litar berasaskan silikon melibatkan pertumbuhan epitaxial yang kurang, hasil litar berasaskan silikon biasanya lebih tinggi daripada litar InP. Dalam litar berasaskan silikon, germanium (Ge), yang biasanya hanya digunakan dalamPengesan foto(pengesan cahaya), memerlukan pertumbuhan epitaxial, manakala dalam sistem InP, walaupun pandu gelombang pasif mesti disediakan oleh pertumbuhan epitaxial. Pertumbuhan epitaxial cenderung mempunyai ketumpatan kecacatan yang lebih tinggi daripada pertumbuhan kristal tunggal, seperti dari jongkong kristal. Pandu gelombang InP mempunyai kontras indeks biasan yang tinggi hanya dalam melintang, manakala pandu gelombang berasaskan silikon mempunyai kontras indeks biasan yang tinggi dalam kedua-dua melintang dan membujur, yang membolehkan peranti berasaskan silikon mencapai jejari lentur yang lebih kecil dan struktur lain yang lebih padat. InGaAsP mempunyai jurang jalur langsung, manakala Si dan Ge tidak. Akibatnya, sistem bahan InP lebih unggul dari segi kecekapan laser. Oksida intrinsik sistem InP tidak stabil dan teguh seperti oksida intrinsik Si, silikon dioksida (SiO2). Silikon adalah bahan yang lebih kuat daripada InP, membenarkan penggunaan saiz wafer yang lebih besar, iaitu daripada 300 mm (tidak lama lagi akan dinaik taraf kepada 450 mm) berbanding 75 mm dalam InP. InPmodulatorbiasanya bergantung pada kesan Stark terkurung kuantum, yang sensitif terhadap suhu akibat pergerakan pinggir jalur yang disebabkan oleh suhu. Sebaliknya, pergantungan suhu modulator berasaskan silikon adalah sangat kecil.

Teknologi fotonik silikon secara amnya dianggap hanya sesuai untuk produk kos rendah, jarak dekat, volum tinggi (lebih daripada 1 juta keping setahun). Ini kerana diterima secara meluas bahawa sejumlah besar kapasiti wafer diperlukan untuk menyebarkan topeng dan kos pembangunan, dan ituteknologi fotonik silikonmempunyai kelemahan prestasi yang ketara dalam aplikasi produk serantau dan jarak jauh dari bandar ke bandar. Pada hakikatnya, bagaimanapun, sebaliknya adalah benar. Dalam aplikasi kos rendah, jarak dekat, hasil tinggi, laser pemancar permukaan rongga menegak (VCSEL) danlaser termodulat langsung (Laser DML) : laser termodulat secara langsung menimbulkan tekanan persaingan yang besar, dan kelemahan teknologi fotonik berasaskan silikon yang tidak dapat dengan mudah menyepadukan laser telah menjadi kelemahan yang ketara. Sebaliknya, dalam metro, aplikasi jarak jauh, kerana keutamaan untuk menyepadukan teknologi fotonik silikon dan pemprosesan isyarat digital (DSP) bersama-sama (yang selalunya dalam persekitaran suhu tinggi), adalah lebih berfaedah untuk memisahkan laser. Di samping itu, teknologi pengesanan koheren boleh menampung kekurangan teknologi fotonik silikon pada tahap yang besar, seperti masalah bahawa arus gelap jauh lebih kecil daripada arus foto pengayun tempatan. Pada masa yang sama, adalah salah juga untuk berfikir bahawa sejumlah besar kapasiti wafer diperlukan untuk menampung kos topeng dan pembangunan, kerana teknologi fotonik silikon menggunakan saiz nod yang jauh lebih besar daripada semikonduktor oksida logam pelengkap (CMOS) yang paling canggih, jadi topeng yang diperlukan dan larian pengeluaran adalah agak murah.