Ke ʻano hoʻohui optoelectronic

ʻOptoelectronicʻano hoʻohui

ʻO ka hoʻohui ʻana onā kiʻi photonicsa ʻo ka uila he ʻanuʻu koʻikoʻi ia i ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā hiki o nā ʻōnaehana hana ʻike, e hiki ai ke hoʻololi wikiwiki i ka ʻikepili, ka hoʻohana ʻana i ka mana haʻahaʻa a me nā hoʻolālā hāmeʻa ʻoi aku ka liʻiliʻi, a me ka wehe ʻana i nā manawa hou nui no ka hoʻolālā ʻōnaehana. Ma ke ʻano laulā, ua māhele ʻia nā ʻano hoʻohui i ʻelua mau māhele: ka hoʻohui monolithic a me ka hoʻohui multi-chip.

Hoʻohui monolithic
ʻO ka hoʻohui monolithic e pili ana i ka hana ʻana i nā ʻāpana photonic a me nā mea uila ma ka substrate like, me ka hoʻohana pinepine ʻana i nā mea a me nā kaʻina hana kūpono. Ke kālele nei kēia ʻano hana i ka hoʻokumu ʻana i kahi pilina maʻalahi ma waena o ka mālamalama a me ka uila i loko o kahi chip hoʻokahi.
Nā Pōmaikaʻi:
1. E hōʻemi i nā pohō pilina: ʻO ke kau ʻana i nā photons a me nā ʻāpana uila i kahi kokoke e hōʻemi i nā pohō hōʻailona e pili ana me nā pilina ma waho o ka chip.
2, Hoʻomaikaʻi ʻia ka hana: ʻO ka hoʻohui paʻa ʻana hiki ke alakaʻi i nā wikiwiki hoʻoili ʻikepili wikiwiki ma muli o nā ala hōʻailona pōkole a me ka latency i hoʻemi ʻia.
3, Ka nui liʻiliʻi: ʻO ka hoʻohui monolithic e ʻae ai i nā mea hana liʻiliʻi loa, kahi mea pono loa no nā noi i kaupalena ʻia i ka wahi, e like me nā kikowaena ʻikepili a i ʻole nā ​​​​​​mea paʻa lima.
4, e hoʻemi i ka hoʻohana ʻana i ka mana: e hoʻopau i ka pono no nā pūʻolo kaʻawale a me nā pilina mamao loa, hiki ke hoʻemi nui i nā koi mana.
Paʻakikī:
1) Ka hoʻohālikelike ʻana o nā mea: ʻO ka loaʻa ʻana o nā mea e kākoʻo ana i nā electrons kiʻekiʻe a me nā hana photonic hiki ke paʻakikī no ka mea pinepine lākou e koi i nā waiwai like ʻole.
2, ka hoʻohālikelike ʻana o ke kaʻina hana: ʻO ka hoʻohui ʻana i nā kaʻina hana hana like ʻole o nā mea uila a me nā photons ma ka substrate like me ka ʻole o ka hōʻino ʻana i ka hana o kekahi ʻāpana he hana paʻakikī.
4, Hana paʻakikī: ʻO ke kiko kiʻekiʻe e pono ai no nā ʻano uila a me nā photononic e hoʻonui i ka paʻakikī a me ke kumukūʻai o ka hana ʻana.

Hoʻohuihui multi-chip
ʻAe kēia ʻano hana i ka maʻalahi nui aʻe i 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 nā photonic mai nā kaʻina hana like ʻole a laila hoʻākoakoa ʻia a kau ʻia ma luna o kahi pūʻolo a substrate paha (Kiʻi 1). I kēia manawa e papa inoa kākou i nā ʻano hoʻopaʻa ma waena o nā ʻāpana optoelectronic. Hoʻopaʻa pololei: Pili kēia ʻenehana i ka hoʻopili kino pololei a me ka hoʻopaʻa ʻana o ʻelua mau ʻili planar, i hoʻomaʻamaʻa pinepine ʻia e nā mana hoʻopaʻa molekala, ka wela, a me ke kaomi. Loaʻa iā ia ka pono o ka maʻalahi a me nā pilina pohō haʻahaʻa loa, akā koi pono i nā ʻili i hoʻonohonoho pono ʻia a maʻemaʻe. Hoʻopili fiber/grating: Ma kēia hoʻolālā, ua hoʻonohonoho ʻia ka fiber a i ʻole ka fiber array a hoʻopaʻa ʻia i ka lihi a i ʻole ka ʻili o ka chip photonic, e ʻae ana i ka mālamalama e hoʻopili ʻia i loko a i waho o ka chip. Hiki ke hoʻohana ʻia ka grating no ka hoʻopili kū pololei, e hoʻomaikaʻi ana i ka pono o ka hoʻoili ʻana o ka mālamalama ma waena o ka chip photonic a me ka fiber waho. Ma o nā lua silicon (TSV) a me nā micro-bumps: ʻO nā lua silicon he mau pilina kū pololei ma o kahi substrate silicon, e ʻae ana i nā ʻāpana e hoʻopaʻa ʻia i ʻekolu mau ana. I hui 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 nā photonic i nā hoʻonohonoho i hoʻopaʻa ʻia, kūpono no ka hoʻohui ʻana i ka nui o ka density. Papa waena optical: ʻO ka papa waena optical kahi substrate kaʻawale e loaʻa ana nā waveguides optical e lawelawe ana ma ke ʻano he waena no ke alakaʻi ʻana i nā hōʻailona optical ma waena o nā ʻāpana. ʻAe ia no ka hoʻonohonoho pololei, a me nā passive hou aʻenā ʻāpana ʻikehiki ke hoʻohui ʻia no ka hoʻonui ʻana i ka maʻalahi o ka pilina. Hoʻopili Hybrid: Hoʻohui kēia ʻenehana hoʻopili holomua i ka hoʻopili pololei a me ka ʻenehana micro-bump e hoʻokō i nā pilina uila kiʻekiʻe ma waena o nā chips a me nā interface optical kiʻekiʻe. He mea hoʻohiki nui ia no ka hoʻohuihui optoelectronic hana kiʻekiʻe. Hoʻopili bump solder: E like me ka hoʻopili chip flip, hoʻohana ʻia nā bumps solder e hana i nā pilina uila. Eia nō naʻe, i loko o ke ʻano o ka hoʻohui optoelectronic, pono e uku ʻia ka nānā kūikawā i ka pale ʻana i ka hōʻino ʻana i nā ʻāpana photonic i hoʻokumu ʻia e ke kaumaha wela a me ka mālama ʻana i ka hoʻonohonoho optical.

Kiʻi 1:: ʻO ke ʻano hoʻopili ʻana o ka chip-to-chip electron/photon

He mea nui nā pono o kēia mau ʻano hana: Ke hoʻomau nei ka honua CMOS i ka hahai ʻana i nā hoʻomaikaʻi ʻana i ke Kānāwai o Moore, hiki ke hoʻololi koke i kēlā me kēia hanauna o CMOS a i ʻole Bi-CMOS i kahi chip photonic silicon haʻahaʻa, e ʻohi ana i nā pono o nā kaʻina hana maikaʻi loa i ka photonics a me nā mea uila. No ka mea, ʻaʻole koi ka photonics i ka hana ʻana o nā hale liʻiliʻi loa (ʻo nā nui koʻikoʻi ma kahi o 100 nanometers he mea maʻamau) a nui nā mea hana i hoʻohālikelike ʻia me nā transistors, e koi ana nā noʻonoʻo waiwai i nā mea hana photonic e hana ʻia i kahi kaʻina hana ʻokoʻa, i hoʻokaʻawale ʻia mai nā mea uila holomua e pono ai no ka huahana hope loa.
Nā Pōmaikaʻi:
1, ka maʻalahi: Hiki ke hoʻohana kūʻokoʻa ʻia nā mea like ʻole a me nā kaʻina hana e hoʻokō ai i ka hana maikaʻi loa o nā ʻāpana uila a me nā photonic.
2, ka oʻo ʻana o ke kaʻina hana: ʻo ka hoʻohana ʻana i nā kaʻina hana hana makua no kēlā me kēia ʻāpana e hiki ke hoʻomaʻalahi i ka hana ʻana a hōʻemi i nā kumukūʻai.
3, Hoʻonui maʻalahi a mālama: ʻO ka hoʻokaʻawale ʻana o nā ʻāpana e hiki ai ke hoʻololi a hoʻonui hou ʻia paha nā ʻāpana pākahi me ka ʻole o ka hoʻopilikia ʻana i ka ʻōnaehana holoʻokoʻa.
Paʻakikī:
1, ka nalowale o ka pilina: Hoʻolauna ka pilina off-chip i ka nalowale hōʻailona hou a koi paha i nā kaʻina hana hoʻonohonoho paʻakikī.
2, hoʻonui ʻia ka paʻakikī a me ka nui: Pono nā ʻāpana pākahi i nā ʻōpala hou aʻe a me nā pilina, e hopena ana i nā nui nui a me nā kumukūʻai kiʻekiʻe aʻe.
3, ʻoi aku ka nui o ka hoʻohana ʻana i ka mana: ʻO nā ala hōʻailona lōʻihi a me nā ʻōpala hou e hoʻonui paha i nā koi mana i hoʻohālikelike ʻia me ka hoʻohui monolithic.
Hopena:
ʻO ke koho ʻana ma waena o ka hoʻohui monolithic a me ka multi-chip e pili ana i nā koi kikoʻī o ka noi, me nā pahuhopu hana, nā palena nui, nā noʻonoʻo kumukūʻai, a me ke oʻo ʻana o ka ʻenehana. ʻOiai ka paʻakikī o ka hana ʻana, he mea maikaʻi ka hoʻohui monolithic no nā noi e pono ai ka miniaturization nui, ka hoʻohana ʻana i ka mana haʻahaʻa, a me ka hoʻouna ʻikepili wikiwiki. Akā, hāʻawi ka hoʻohui multi-chip i ka maʻalahi o ka hoʻolālā a hoʻohana i nā hiki hana e kū nei, e kūpono ana no nā noi kahi i ʻoi aku ai kēia mau mea ma mua o nā pono o ka hoʻohui paʻa. I ka holomua ʻana o ka noiʻi, ke ʻimi ʻia nei nā ʻano hybrid e hoʻohui i nā mea o nā hoʻolālā ʻelua e hoʻomaikaʻi i ka hana ʻōnaehana me ka hoʻēmi ʻana i nā pilikia e pili ana i kēlā me kēia ʻano.