Σύγκριση συστημάτων φωτονικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Σύγκριση συστημάτων φωτονικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
Το σχήμα 1 δείχνει μια σύγκριση δύο υλικών συστημάτων, του φωσφόρου ινδίου (INP) και του πυριτίου (SI). Η σπανιότητα του ινδίου κάνει το INP ένα πιο ακριβό υλικό από το SI. Επειδή τα κυκλώματα που βασίζονται σε πυρίτιο περιλαμβάνουν λιγότερη επιταξιακή ανάπτυξη, η απόδοση κυκλωμάτων που βασίζονται σε πυρίτιο είναι συνήθως υψηλότερη από αυτή των κυκλωμάτων INP. Σε κυκλώματα με βάση το πυρίτιο, το Germanium (GE), το οποίο συνήθως χρησιμοποιείται μόνοΦωτοανιχνευτής(ανιχνευτές φωτός), απαιτεί επιταξιακή ανάπτυξη, ενώ σε συστήματα INP, ακόμη και οι παθητικοί κυματοδηγοί πρέπει να παρασκευάζονται με επιταξιακή ανάπτυξη. Η επιταξιακή ανάπτυξη τείνει να έχει υψηλότερη πυκνότητα ελαττωμάτων από την ανάπτυξη ενός κρυστάλλου, όπως από ένα κρυστάλλινο πάγκο. Οι κυματοδηγοί INP έχουν υψηλή αντίθεση δείκτη διάθλασης μόνο σε εγκάρσια, ενώ οι κυματοδηγοί που βασίζονται σε πυρίτιο έχουν υψηλή αντίθεση δείκτη διάθλασης τόσο σε εγκάρσια όσο και σε διαμήκη, η οποία επιτρέπει στις συσκευές που βασίζονται σε πυρίτιο να επιτύχουν μικρότερες ακτίνες κάμψης και άλλες πιο συμπαγείς δομές. Το Ingaasp έχει ένα άμεσο χάσμα ζώνης, ενώ οι Si και Ge δεν το κάνουν. Ως αποτέλεσμα, τα συστήματα υλικών INP είναι ανώτερα όσον αφορά την απόδοση του λέιζερ. Τα εγγενή οξείδια των συστημάτων INP δεν είναι τόσο σταθερά και ισχυρά όσο τα εγγενή οξείδια του SI, του διοξειδίου του πυριτίου (SiO2). Το πυρίτιο είναι ένα ισχυρότερο υλικό από το INP, επιτρέποντας τη χρήση μεγαλύτερων μεγεθών πλακιδίων, δηλαδή από 300 mm (σύντομα να αναβαθμιστεί σε 450 mm) σε σύγκριση με 75 mm σε INP. InPδιαμορφωτέςΣυνήθως εξαρτάται από το φαινόμενο Stark που έχει οριστεί από το κβαντικό, το οποίο είναι ευαίσθητο στη θερμοκρασία λόγω της κίνησης της ακμής της ζώνης που προκαλείται από τη θερμοκρασία. Αντίθετα, η εξάρτηση από τη θερμοκρασία των διαμορφωτών με βάση το πυρίτιο είναι πολύ μικρή.

Η τεχνολογία φωτονικής πυριτίου θεωρείται γενικά κατάλληλη μόνο για προϊόντα χαμηλού κόστους, μικρής εμβέλειας, μεγάλης όγκου (περισσότερα από 1 εκατομμύριο τεμάχια ετησίως). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι είναι ευρέως αποδεκτό ότι απαιτείται μεγάλη ποσότητα χωρητικότητας δίσκων για την εξάπλωση της μάσκας και του κόστους ανάπτυξης και αυτόΤεχνολογία φωτονικής πυριτίουέχει σημαντικά μειονεκτήματα των επιδόσεων στις εφαρμογές προϊόντων περιφερειακών και μακροχρόνιων προϊόντων από την πόλη προς την πόλη. Στην πραγματικότητα, ωστόσο, το αντίθετο ισχύει. Σε εφαρμογές χαμηλού κόστους, μικρής εμβέλειας, υψηλής απόδοσης, λέιζερ εκπομπής επιφάνειας κατακόρυφης κοιλότητας (VCSEL) καιμε λέιζερ άμεσης διατροφής (Λέιζερ DML): Το άμεσα διαμορφωμένο λέιζερ θέτει μια τεράστια ανταγωνιστική πίεση και η αδυναμία της φωτονικής τεχνολογίας που βασίζεται σε πυρίτιο, η οποία δεν μπορεί εύκολα να ενσωματώσει τα λέιζερ, έχει καταστεί σημαντικό μειονέκτημα. Αντίθετα, στο μετρό, εφαρμογές μεγάλων αποστάσεων, λόγω της προτίμησης για την ενσωμάτωση της τεχνολογίας φωτονικής πυριτίου και της ψηφιακής επεξεργασίας σήματος (DSP) μαζί (που συχνά σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας), είναι πιο επωφελές να διαχωριστεί το λέιζερ. Επιπλέον, η συνεκτική τεχνολογία ανίχνευσης μπορεί να αντισταθμίσει σε μεγάλο βαθμό τις ελλείψεις της τεχνολογίας φωτονικής πυριτίου, όπως το πρόβλημα που το σκοτεινό ρεύμα είναι πολύ μικρότερο από το τοπικό φωτοβολίδημα του ταλαντωτή. Ταυτόχρονα, είναι επίσης λάθος να πιστεύουμε ότι απαιτείται μεγάλη ποσότητα χωρητικότητας δίσκων για την κάλυψη της μάσκας και του κόστους ανάπτυξης, επειδή η τεχνολογία φωτονικής πυριτίου χρησιμοποιεί μεγέθη κόμβων που είναι πολύ μεγαλύτερα από τα πιο προηγμένα συμπληρωματικά ημιαγωγούς οξειδίου μετάλλων (CMOS), έτσι ώστε οι απαιτούμενες μάσκες και οι διαδρομές παραγωγής είναι σχετικά φθηνά.