Njia ya ujumuishaji wa Optoelectronic

OptoelectronicNjia ya ujumuishaji

Ujumuishaji waPhotonicsNa Elektroniki ni hatua muhimu katika kuboresha uwezo wa mifumo ya usindikaji wa habari, kuwezesha viwango vya uhamishaji wa data haraka, matumizi ya chini ya nguvu na miundo zaidi ya kifaa, na kufungua fursa kubwa mpya za muundo wa mfumo. Njia za ujumuishaji kwa ujumla zimegawanywa katika vikundi viwili: ujumuishaji wa monolithic na ujumuishaji wa chip nyingi.

Ujumuishaji wa Monolithic
Ujumuishaji wa monolithic unajumuisha utengenezaji wa vifaa vya upigaji picha na elektroniki kwenye sehemu hiyo hiyo, kawaida hutumia vifaa na michakato inayolingana. Njia hii inazingatia kuunda interface isiyo na mshono kati ya mwanga na umeme ndani ya chip moja.
Manufaa:
1. Punguza upotezaji wa unganisho: Kuweka picha na vifaa vya elektroniki katika ukaribu wa karibu hupunguza upotezaji wa ishara unaohusishwa na miunganisho ya Off-Chip.
2, Utendaji ulioboreshwa: Ujumuishaji mkali unaweza kusababisha kasi ya kuhamisha data haraka kwa sababu ya njia fupi za ishara na kupunguzwa kwa latency.
3!
4, Punguza Matumizi ya Nguvu: Ondoa hitaji la vifurushi tofauti na viunganisho vya umbali mrefu, ambavyo vinaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa mahitaji ya nguvu.
Changamoto:
1) Utangamano wa nyenzo: Kupata vifaa ambavyo vinasaidia elektroni za hali ya juu na kazi za picha zinaweza kuwa changamoto kwa sababu mara nyingi zinahitaji mali tofauti.
2, Utangamano wa Mchakato: Kuunganisha michakato tofauti ya utengenezaji wa vifaa vya elektroniki na picha kwenye sehemu hiyo hiyo bila kudhalilisha utendaji wa sehemu yoyote ni kazi ngumu.
4, Viwanda ngumu: Usahihi wa juu unaohitajika kwa miundo ya elektroniki na picha huongeza ugumu na gharama ya utengenezaji.

Ujumuishaji wa chip nyingi
Njia hii inaruhusu kubadilika zaidi katika kuchagua vifaa na michakato kwa kila kazi. Katika ujumuishaji huu, vifaa vya elektroniki na picha hutoka kwa michakato tofauti na kisha kukusanywa pamoja na kuwekwa kwenye kifurushi cha kawaida au substrate (Mchoro 1). Sasa wacha tuorodheshe njia za kushikamana kati ya chips za optoelectronic. Kuunganisha moja kwa moja: Mbinu hii inajumuisha mawasiliano ya moja kwa moja ya mwili na dhamana ya nyuso mbili za sayari, kawaida huwezeshwa na vikosi vya dhamana ya Masi, joto, na shinikizo. Inayo faida ya unyenyekevu na viunganisho vya upotezaji wa chini sana, lakini inahitaji nyuso zilizo sawa na safi. Kuunganisha kwa nyuzi/grating: Katika mpango huu, safu ya nyuzi au nyuzi imeunganishwa na kushikamana na makali au uso wa chip ya picha, ikiruhusu taa kuunganishwa ndani na nje ya chip. Grating pia inaweza kutumika kwa coupling wima, kuboresha ufanisi wa maambukizi ya taa kati ya chip ya picha na nyuzi za nje. Kupitia mashimo ya Silicon (TSVs) na bumps ndogo: Mashimo ya Silicon ni miingiliano ya wima kupitia substrate ya silicon, ikiruhusu chips ziwekwe kwa vipimo vitatu. Imechanganywa na vidokezo vidogo, vinasaidia kufikia miunganisho ya umeme kati ya chipsi za elektroniki na picha katika usanidi uliowekwa, unaofaa kwa ujumuishaji wa hali ya juu. Safu ya mpatanishi wa macho: Safu ya mpatanishi wa macho ni sehemu ndogo iliyo na wimbi la macho ambalo hutumika kama mpatanishi wa kusambaza ishara za macho kati ya chipsi. Inaruhusu upatanishi sahihi, na nyongeza ya ziadaVipengele vya machoinaweza kuunganishwa kwa kuongezeka kwa unganisho. Kuunganisha kwa mseto: Teknolojia hii ya juu ya dhamana inachanganya teknolojia ya moja kwa moja na teknolojia ndogo ndogo kufikia miunganisho ya umeme yenye kiwango cha juu kati ya chipsi na nafasi za juu za macho. Inaahidi haswa kwa ujumuishaji wa utendaji wa juu wa optoelectronic. Kuuzwa kwa Bump Bump: Sawa na Flip Chip Bonding, matuta ya solder hutumiwa kuunda miunganisho ya umeme. Walakini, katika muktadha wa ujumuishaji wa optoelectronic, umakini maalum lazima ulipwe ili kuzuia uharibifu wa vifaa vya picha vinavyosababishwa na mkazo wa mafuta na kudumisha upatanishi wa macho.

Kielelezo cha 1: elektroni/Photon chip-to-chip Bonding mpango

Faida za njia hizi ni muhimu: Wakati ulimwengu wa CMOS unaendelea kufuata maboresho katika sheria ya Moore, itawezekana kuzoea haraka kila kizazi cha CMOS au BI-CMOs kwenye chip ya bei ya chini ya picha, kuvuna faida za michakato bora katika picha na vifaa vya elektroniki. Kwa sababu upigaji picha kwa ujumla hauitaji utengenezaji wa miundo ndogo sana (saizi muhimu za nanometers 100 ni kawaida) na vifaa ni kubwa ikilinganishwa na transistors, mazingatio ya kiuchumi yanaweza kushinikiza vifaa vya upigaji picha kutengenezwa kwa mchakato tofauti, uliotengwa na umeme wowote wa hali ya juu unaohitajika kwa bidhaa ya mwisho.
Manufaa:
1, Kubadilika: Vifaa na michakato tofauti zinaweza kutumika kwa uhuru kufikia utendaji bora wa vifaa vya elektroniki na picha.
2, Ukomavu wa Mchakato: Matumizi ya michakato ya utengenezaji wa kukomaa kwa kila sehemu inaweza kurahisisha uzalishaji na kupunguza gharama.
3, Uboreshaji rahisi na matengenezo: Mgawanyo wa vifaa huruhusu vifaa vya mtu binafsi kubadilishwa au kusasishwa kwa urahisi zaidi bila kuathiri mfumo mzima.
Changamoto:
1, Upotezaji wa unganisho: Uunganisho wa Off-Chip huanzisha upotezaji wa ishara zaidi na inaweza kuhitaji taratibu ngumu za upatanishi.
2, Ugumu ulioongezeka na saizi: Vipengele vya mtu binafsi vinahitaji ufungaji wa ziada na unganisho, na kusababisha ukubwa mkubwa na gharama kubwa zaidi.
3, Matumizi ya Nguvu ya Juu: Njia za ishara ndefu na ufungaji wa ziada unaweza kuongeza mahitaji ya nguvu ikilinganishwa na ujumuishaji wa monolithic.
Hitimisho:
Chagua kati ya ujumuishaji wa monolithic na nyingi-chip inategemea mahitaji maalum ya matumizi, pamoja na malengo ya utendaji, vizuizi vya ukubwa, maanani ya gharama, na ukomavu wa teknolojia. Licha ya ugumu wa utengenezaji, ujumuishaji wa monolithic ni faida kwa matumizi ambayo yanahitaji miniaturization uliokithiri, matumizi ya nguvu ya chini, na maambukizi ya data ya kasi kubwa. Badala yake, ujumuishaji wa chip nyingi hutoa kubadilika zaidi kwa muundo na hutumia uwezo uliopo wa utengenezaji, na kuifanya iwe inafaa kwa matumizi ambayo mambo haya yanazidi faida za ujumuishaji mkali. Kadiri utafiti unavyoendelea, njia za mseto ambazo zinachanganya mambo ya mikakati yote miwili pia zinachunguzwa ili kuongeza utendaji wa mfumo wakati wa kupunguza changamoto zinazohusiana na kila mbinu.