Optoelectronic samþættingaraðferð

Optolectronicsamþættingaraðferð

Samþætting áljóseðlisfræðiog rafeindatækni er lykilskref í því að bæta getu upplýsingavinnslukerfa, gera hraðari gagnaflutningshraða, minni orkunotkun og fyrirferðarmeiri tækjahönnun, og opna fyrir stórkostleg ný tækifæri fyrir kerfishönnun. Samþættingaraðferðum er almennt skipt í tvo flokka: einhæfa samþættingu og fjölflaga samþættingu.

Einhverf samþætting
Monolithic sameining felur í sér að framleiða ljóseinda- og rafeindaíhluti á sama undirlagi, venjulega með því að nota samhæf efni og ferla. Þessi nálgun leggur áherslu á að búa til óaðfinnanlegt viðmót á milli ljóss og rafmagns innan einnar flísar.
Kostir:
1. Dragðu úr samtengingartapi: Með því að setja ljóseindir og rafeindaíhluti í nálægð lágmarkar merkjatapi sem tengist tengingum utan flísar.
2, Bætt afköst: Þéttari samþætting getur leitt til hraðari gagnaflutningshraða vegna styttri merkjaleiða og minni leynd.
3, Minni stærð: Einhverf samþætting gerir ráð fyrir mjög þéttum tækjum, sem er sérstaklega gagnlegt fyrir plásstakmörkuð forrit, svo sem gagnaver eða handfesta tæki.
4, draga úr orkunotkun: útrýma þörfinni fyrir aðskilda pakka og langlínutengingar, sem getur dregið verulega úr orkuþörf.
Áskorun:
1) Efnissamhæfi: Að finna efni sem styðja bæði hágæða rafeindir og ljóseindavirkni getur verið krefjandi vegna þess að þau þurfa oft mismunandi eiginleika.
2, ferli eindrægni: Það er flókið verkefni að samþætta fjölbreytta framleiðsluferla rafeindatækni og ljóseinda á sama undirlagi án þess að skerða afköst einhvers eins efnis.
4, flókin framleiðsla: Mikil nákvæmni sem krafist er fyrir rafeinda- og ljóseindamannvirki eykur flókið og kostnað við framleiðslu.

Multi-chip samþætting
Þessi nálgun gerir ráð fyrir meiri sveigjanleika við val á efni og ferlum fyrir hverja aðgerð. Í þessari samþættingu koma rafeinda- og ljóseindahlutirnir frá mismunandi ferlum og eru síðan settir saman og settir á sameiginlegan pakka eða undirlag (Mynd 1). Nú skulum við skrá tengingarstillingarnar á milli ljósraflana. Bein tenging: Þessi tækni felur í sér beina líkamlega snertingu og tengingu tveggja planra yfirborða, venjulega auðveldað af sameindabindingarkrafti, hita og þrýstingi. Það hefur þann kost að vera einfaldleiki og hugsanlega mjög lágt taptengingar, en krefst nákvæmlega stilltra og hreinna yfirborðs. Trefja-/ristatenging: Í þessu kerfi er trefjar- eða trefjaflokkurinn samstilltur og tengdur við brún eða yfirborð ljóseindaflögunnar, sem gerir kleift að tengja ljós inn og út úr flísinni. Gripið er einnig hægt að nota fyrir lóðrétta tengingu, sem bætir skilvirkni ljósflutnings milli ljóseindaflíssins og ytri trefjarins. Í gegnum sílikonhol (TSV) og örhögg: Í gegnum sílikonhol eru lóðrétt samtengd í gegnum sílikon undirlag, sem gerir kleift að stafla flísunum í þrívídd. Ásamt örkúptum punktum hjálpa þeir til við að ná fram raftengingum milli rafrænna og ljóseindaflísa í staflaðum stillingum, hentugur fyrir samþættingu með miklum þéttleika. Optískt millilag: Optískt millilag er sérstakt undirlag sem inniheldur sjónbylgjuleiðara sem þjóna sem milliliður til að beina sjónmerkjum á milli flísa. Það gerir ráð fyrir nákvæmri röðun og viðbótar óvirkuoptískir íhlutirHægt að samþætta til að auka sveigjanleika í tengingum. Hybrid tenging: Þessi háþróaða tengingartækni sameinar beina tengingu og örhöggtækni til að ná háþéttum raftengingum milli flísa og hágæða sjónviðmóta. Það er sérstaklega efnilegt fyrir afkastamikla ljósa rafeindasamþættingu. Lóðmálmhöggtenging: Svipað og flipflístengi eru lóðmálmhögg notuð til að búa til rafmagnstengingar. Hins vegar, í samhengi við sjónræna samþættingu, verður að huga sérstaklega að því að forðast skemmdir á ljóseindahlutum af völdum hitauppstreymis og viðhalda sjónrænni röðun.

Mynd 1: : Rafeinda/ljóseindir flís-til-flís Tengikerfi

Ávinningurinn af þessum aðferðum er umtalsverður: Þar sem CMOS heimurinn heldur áfram að fylgja endurbótum í lögmáli Moore verður hægt að aðlaga hverja kynslóð CMOS eða Bi-CMOS fljótt á ódýran kísilljóseindaflís og uppskera ávinninginn af bestu ferlunum í ljóstækni og rafeindatækni. Vegna þess að ljóseindafræði krefst almennt ekki framleiðslu á mjög litlum mannvirkjum (lykilstærðir um það bil 100 nanómetrar eru dæmigerðar) og tæki eru stór miðað við smára, munu efnahagslegar forsendur hafa tilhneigingu til að ýta undir að ljóseindatæki séu framleidd í sérstöku ferli, aðskilin frá öllum háþróuðum rafeindatækni sem krafist er fyrir endanlega vöru.
Kostir:
1, sveigjanleiki: Hægt er að nota mismunandi efni og ferli sjálfstætt til að ná sem bestum árangri rafrænna og ljóseindahluta.
2, ferli þroska: notkun þroskaðra framleiðsluferla fyrir hvern íhlut getur einfaldað framleiðslu og dregið úr kostnaði.
3, Auðveldari uppfærsla og viðhald: Aðskilnaður íhluta gerir kleift að skipta um einstaka íhluti eða uppfæra auðveldara án þess að hafa áhrif á allt kerfið.
Áskorun:
1, samtengingartap: Tengingin utan flísar leiðir til viðbótar merkjataps og gæti þurft flóknar aðlögunaraðferðir.
2, aukið flókið og stærð: Einstakir íhlutir þurfa viðbótarumbúðir og samtengingar, sem leiðir til stærri stærða og hugsanlega hærri kostnaðar.
3, meiri orkunotkun: Lengri merkjaleiðir og viðbótarumbúðir geta aukið orkuþörf samanborið við einlita samþættingu.
Niðurstaða:
Val á milli einþættrar og fjölflísar samþættingar fer eftir umsóknarsértækum kröfum, þar á meðal frammistöðumarkmiðum, stærðartakmörkunum, kostnaðarsjónarmiðum og tækniþroska. Þrátt fyrir flókna framleiðslu er einhæf samþætting hagstæð fyrir forrit sem krefjast mikillar smæðingar, lítillar orkunotkunar og háhraða gagnaflutnings. Þess í stað býður fjölflísasamþætting meiri sveigjanleika í hönnun og nýtir núverandi framleiðslugetu, sem gerir það hentugt fyrir forrit þar sem þessir þættir vega þyngra en ávinningurinn af þéttari samþættingu. Eftir því sem rannsóknum líður er einnig verið að kanna blendingaaðferðir sem sameina þætti beggja aðferða til að hámarka afköst kerfisins en draga úr áskorunum sem tengjast hverri nálgun.


Pósttími: júlí-08-2024