ادغام نوری الکترونیکی

(1) ادغام فوتوالکتریک یکپارچه

در سال‌های اخیر، دستگاه‌های فوتونیک مبتنی بر سیلیکون به سرعت توسعه یافته‌اند، مانند سوئیچ‌های نوری، مدولاتورها، فیلترهای میکرورینگ و غیره. فناوری طراحی و ساخت دستگاه‌های واحد مبتنی بر فناوری سیلیکون نسبتاً بالغ بوده است. با طراحی منطقی و ادغام ارگانیک این دستگاه‌های فوتونیکی با فرآیندهای سنتی CMOS، دستگاه‌های فوتونیک سیلیکونی را می‌توان همزمان بر روی پلت‌فرم فرآیند سنتی CMOS ساخت، در نتیجه یک سیستم نوری یکپارچه یکپارچه با عملکردهای خاص تشکیل داد. با این حال، فناوری ادغام اپتوالکترونیکی کنونی همچنان نیاز به پرداختن به فناوری اچ کردن زیر میکرون، سازگاری فرآیند بین دستگاه‌های فوتونیکی و دستگاه‌های الکترونیکی، ایزوله‌سازی حرارتی و الکتریکی، یکپارچه‌سازی منابع نور، از دست دادن انتقال نوری و راندمان جفت شدن، و منطق نوری یک سری مسائل دارد. مانند دستگاه ها اولین تراشه یکپارچه نوری یکپارچه جهان بر اساس فرآیند تولید استاندارد CMOS، نشان دهنده توسعه آینده تراشه یکپارچه اپتوالکترونیک به اندازه کوچکتر، مصرف انرژی و هزینه کمتر است.

(2) ادغام اپتوالکترونیک هیبریدی

ادغام اپتوالکترونیک هیبریدی، مطالعه شده ترین راه حل ادغام الکترونیک نوری در داخل و خارج از کشور است. برای یکپارچه سازی سیستم، به ویژه برای لیزرهای هسته، InP و سایر مواد III-V انتخاب فناوری بهتری هستند، اما نقطه ضعف آن هزینه بالا است، بنابراین باید با تعداد زیادی از فناوری های سیلیکونی ترکیب شود تا هزینه ها و در عین حال تضمین عملکرد کاهش یابد. از نظر رویکرد تحقق فنی خاص، شرکتی در ایالات متحده را به عنوان مثال در نظر بگیرید که تراشه‌های فعال مانند لیزر، آشکارسازها و پردازش CMOS را در قالب چیپ‌ست‌های عملکردی مختلف با سیلیکون معمولی از طریق اتصال نوری و اتصال برقی در ترکیب می‌کند. برد آداپتور نوری غیرفعال مزیت این کار این است که هر چیپست می تواند به طور مستقل تولید شود، فرآیند نسبتاً ساده است و پیاده سازی آن آسان است، اما سطح یکپارچه سازی نسبتاً پایین است. دانشگاه ها و مؤسسات تحقیقاتی درگیر در تحقیقات ادغام نوری، راه حل های فناوری ادغام نوری را بر اساس فرآیندهای یکپارچه سازی سه بعدی مانند اتصال TSV ارائه کرده اند، یعنی لایه ادغام فوتونیک مبتنی بر SOI و لایه مدار CMOS یکپارچگی در سطح سیستم را از طریق فناوری TSV تحقق می بخشد. این که آیا این دو از نظر طراحی و ساختار با یکدیگر سازگار هستند، فرآیندهای تولید، اطمینان از اتلاف کم درج اتصال الکتریکی، اتصال نوری و جفت نوری. این کلید دستیابی به ادغام اپتوالکترونیک هیبریدی و توسعه اصلی ادغام اپتوالکترونیک در جهت آینده است.