ʻano hoʻohui optoelectronic

Optoelectronicʻano hoʻohui

ʻO ka hoʻohui ʻana okiʻi kiʻia ʻo ka uila kahi hana nui i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hiki o nā ʻōnaehana hoʻoponopono ʻike, hiki i ka wikiwiki o ka hoʻololi ʻana i ka ʻikepili, haʻahaʻa i ka hoʻohana ʻana i ka mana a me nā hoʻolālā mīkini paʻa, a me ka wehe ʻana i nā manawa hou nui no ka hoʻolālā ʻōnaehana. Hoʻokaʻawale ʻia nā ʻano hoʻohui i ʻelua mau ʻāpana: monolithic integration a me multi-chip integration.

Hoʻohui monolithic
ʻO ka hoʻohui monolithic e pili ana i ka hana ʻana i nā mea photonic a me nā mea uila ma ka substrate hoʻokahi, me ka hoʻohana pinepine ʻana i nā mea kūpono a me nā kaʻina hana. Hoʻopili kēia ala i ka hana ʻana i kahi pilina maʻamau ma waena o ka māmā a me ka uila i loko o hoʻokahi pahu.
Pono:
1. E ho'ēmi i nā poho o ka pilina: ʻO ka waiho ʻana i nā kiʻi kiʻi a me nā ʻāpana uila ma kahi kokoke e hōʻemi i nā poho hōʻailona e pili ana i nā pilina o waho.
2, Hoʻomaikaʻi i ka hana: ʻoi aku ka paʻa o ka hoʻohui ʻana i hiki ke alakaʻi i ka wikiwiki o ka hoʻoili ʻana i ka ʻikepili ma muli o nā ala hōʻailona pōkole a me ka hoʻemi ʻana i ka latency.
3, ʻO ka liʻiliʻi liʻiliʻi: ʻO ka hoʻohui monolithic e hiki ai i nā mea paʻa paʻa loa, kahi mea maikaʻi loa no nā noi palena ākea, e like me nā kikowaena data a i ʻole nā ​​​​mea paʻa lima.
4, hoʻemi i ka hoʻohana ʻana i ka mana: hoʻopau i ka pono no nā pūʻolo kaʻawale a me nā pilina lōʻihi, hiki ke hōʻemi nui i nā koi mana.
Paʻakikī:
1) He mea paʻakikī ka ʻimi ʻana i nā mea e kākoʻo ana i nā electrons kiʻekiʻe a me nā hana photonic no ka mea makemake pinepine lākou i nā waiwai like ʻole.
2, kaʻina hana kūpono: ʻO ka hoʻohui ʻana i nā kaʻina hana like ʻole o ka uila a me nā kiʻi kiʻi ma ka substrate hoʻokahi me ka hoʻohaʻahaʻa ʻole i ka hana o kekahi ʻāpana he hana paʻakikī.
4, Ka hana paʻakikī: ʻO ke kiʻekiʻe kiʻekiʻe i koi ʻia no nā hale uila a me nā photononic e hoʻonui i ka paʻakikī a me ke kumukūʻai o ka hana.

Hoʻohui ʻana i nā puʻupuʻu lehulehu
Hāʻawi kēia ala i ka maʻalahi o ke koho ʻana i nā mea a me nā kaʻina hana no kēlā me kēia hana. Ma kēia hoʻohui ʻana, hele mai nā ʻāpana uila a me photonic mai nā kaʻina like ʻole a laila hui pū ʻia a kau ʻia ma luna o kahi pūʻolo maʻamau a i ʻole substrate (Figure 1). I kēia manawa, e papa inoa i nā ʻano hoʻopaʻa ʻana ma waena o nā chips optoelectronic. Hoʻopili pololei: ʻO kēia ʻano hana e pili ana i ka pili kino kino a me ka hoʻopaʻa ʻana o ʻelua mau papa hoʻolālā, maʻamau e hoʻomaʻamaʻa ʻia e nā ikaika hoʻopaʻa molekala, wela, a me ke kaomi. Loaʻa iā ia ka pōmaikaʻi o ka maʻalahi a me nā pilina haʻahaʻa haʻahaʻa loa, akā makemake i nā ʻaoʻao kūpono a maʻemaʻe. Hoʻopili ʻana i ka fiber/grating: Ma kēia hoʻolālā, ua hoʻopaʻa ʻia ka fiber a i ʻole ka hui fiber a hoʻopaʻa ʻia i ka ʻaoʻao a i ʻole ka ʻili o ka puʻupuʻu photonic, e ʻae i ka hoʻopili ʻana i ka mālamalama i loko a i waho o ka chip. Hiki ke hoʻohana ʻia ka grating no ka hoʻopili ʻana i ke kūpaʻa, e hoʻomaikaʻi i ka pono o ka hoʻouna ʻana o ka mālamalama ma waena o ka chip photonic a me ka fiber o waho. ʻO nā puka-silikona (TSV) a me nā micro-bumps: ʻO nā puka-silikona he mau hui kū pololei ma o kahi substrate silicon, e hiki ai ke hoʻopaʻa ʻia nā ʻāpana i ʻekolu mau ana. Hoʻohui pū ʻia me nā kiko micro-convex, kōkua lākou i ka hoʻokō ʻana i nā pilina uila ma waena o nā ʻāpana uila a me photonic i nā hoʻonohonoho hoʻonohonoho, kūpono no ka hoʻohui kiʻekiʻe. ʻO ka papa waena waena: ʻO ka papa waena opua he substrate ʻokoʻa i loaʻa nā alakaʻi nalu optical e lawelawe ana ma ke ʻano he mea waena no ka hoʻokele ʻana i nā hōʻailona optical ma waena o nā pahu. Hāʻawi ia i ka alignment pololei, a me ka passive houʻāpana ʻōpikahiki ke hoʻohui ʻia no ka hoʻonui ʻana i ka maʻalahi pili. Hoʻopili Hybrid: Hoʻohui kēia ʻenehana hoʻopaʻa kiʻekiʻe i ka hoʻopaʻa ʻana pololei a me ka ʻenehana micro-bump e hoʻokō i nā pilina uila kiʻekiʻe ma waena o nā chips a me nā pilina optical kiʻekiʻe. Hoʻohiki nui ia no ka hoʻohui pū ʻana optoelectronic kiʻekiʻe. ʻO ka hoʻopaʻa ʻana i ka puʻupuʻu solder: E like me ka hoʻopaʻa ʻana i ka chip flip, hoʻohana ʻia nā puʻupuʻu solder e hana i nā pilina uila. Eia nō naʻe, i ka pōʻaiapili o ka hoʻohui optoelectronic, pono e uku ʻia ka nānā kūikawā i ka pale ʻana i ka pōʻino i nā mea photonic i hoʻokumu ʻia e ke koʻikoʻi wela a me ka mālama ʻana i ka alignment optical.

Kiʻi 1: : Electron/photon chip-to-chip papahana hoʻopili

He mea koʻikoʻi nā pōmaikaʻi o kēia mau ala: Ke hoʻomau nei ka honua CMOS i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ke kānāwai o Moore, hiki iā ia ke hoʻololi koke i kēlā me kēia hanauna o CMOS a i ʻole Bi-CMOS ma luna o kahi puʻupuʻu photonic silicon cheap, e ʻohi ana i nā pono o nā kaʻina hana maikaʻi loa. photonics a me ka uila. No ka mea, ʻaʻole pono nā kiʻi kiʻi i ka hana ʻana i nā hale liʻiliʻi loa (ʻo ka nui o nā kiʻi ma kahi o 100 nanometers he ʻano maʻamau) a nui nā mea i hoʻohālikelike ʻia me nā transistors, ʻo ka noʻonoʻo ʻana i ka hoʻokele waiwai e hoʻohuli i nā mea photonic e hana ʻia i kahi kaʻina kaʻawale, e hoʻokaʻawale ʻia mai nā mea holomua. pono uila no ka huahana hope.
Pono:
1, hiki ke hoʻololi: Hiki ke hoʻohana kūʻokoʻa nā mea like ʻole a me nā kaʻina hana no ka hoʻokō ʻana i ka hana maikaʻi loa o nā mea uila a me photonic.
2, ke kaʻina hana makua: hiki i ka hoʻohana ʻana i nā kaʻina hana oʻo no kēlā me kēia ʻāpana ke maʻalahi i ka hana a hoʻemi i nā kumukūʻai.
3, ʻOi aku ka maʻalahi o ka hoʻomaikaʻi ʻana a me ka mālama ʻana: ʻO ka hoʻokaʻawale ʻana o nā ʻāpana e hiki ai ke hoʻololi a hoʻomaikaʻi ʻia paha nā mea hoʻokahi me ka maʻalahi ʻole o ka ʻōnaehana holoʻokoʻa.
Paʻakikī:
1, nalo hoʻopili: Hoʻokomo ka pili off-chip i ka nalowale hōʻailona hou a makemake paha i nā kaʻina hana alignment paʻakikī.
2, hoʻonui i ka paʻakikī a me ka nui: Pono nā ʻāpana hoʻokahi i ka hoʻopili hou a me nā pilina, e hopena i nā nui a me nā kumukūʻai kiʻekiʻe.
3, ʻoi aku ka nui o ka hoʻohana ʻana i ka mana: ʻO nā ala hōʻailona ʻoi aku ka lōʻihi a me ka hoʻopili hou e hoʻonui i nā koi mana e hoʻohālikelike ʻia me ka hoʻohui monolithic.
Ka hopena:
ʻO ke koho ʻana ma waena o ka monolithic a me ka multi-chip integration e pili ana i nā koi kikoʻī o ka noi, me nā pahuhopu hana, nā palena nui, nā noʻonoʻo kumu kūʻai, a me ke ʻano o ka ʻenehana. ʻOiai ka paʻakikī o ka hana ʻana, ʻoi aku ka maikaʻi o ka hoʻohui monolithic no nā noi e koi ana i ka miniaturization kiʻekiʻe, ka hoʻohana haʻahaʻa haʻahaʻa, a me ka hoʻoili ʻikepili kiʻekiʻe. Akā, hāʻawi ka hui multi-chip i ka maʻalahi o ka hoʻolālā ʻana a hoʻohana i nā mana hana e kū nei, e kūpono ana i nā noi kahi i ʻoi aku ai kēia mau mea i nā pono o ka hoʻohui paʻa. Ke holomua nei ka noiʻi ʻana, ke ʻimi ʻia nei nā ala hybrid e hoʻohui i nā mea o nā hoʻolālā ʻelua e ʻoi aku ka maikaʻi o ka hana ʻōnaehana ʻoiai e hoʻēmi ana i nā pilikia e pili ana i kēlā me kēia ala.