ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ ఇంటిగ్రేషన్ పద్ధతి

ఆప్టోఎలెక్ట్రానిక్ఇంటిగ్రేషన్ పద్ధతి

యొక్క ఏకీకరణఫోటోనిక్స్మరియు ఇన్ఫర్మేషన్ ప్రాసెసింగ్ సిస్టమ్స్ యొక్క సామర్థ్యాలను మెరుగుపరచడంలో, వేగవంతమైన డేటా బదిలీ రేట్లు, తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం మరియు మరింత కాంపాక్ట్ పరికర నమూనాలను ప్రారంభించడంలో మరియు సిస్టమ్ రూపకల్పన కోసం భారీ కొత్త అవకాశాలను తెరవడానికి ఎలక్ట్రానిక్స్ కీలకమైన దశ. ఇంటిగ్రేషన్ పద్ధతులు సాధారణంగా రెండు వర్గాలుగా విభజించబడ్డాయి: ఏకశిలా ఇంటిగ్రేషన్ మరియు మల్టీ-చిప్ ఇంటిగ్రేషన్.

ఏకశిలా సమైక్యత
ఏకశిలా సమైక్యత అదే ఉపరితలంపై ఫోటోనిక్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలను తయారు చేస్తుంది, సాధారణంగా అనుకూలమైన పదార్థాలు మరియు ప్రక్రియలను ఉపయోగిస్తుంది. ఈ విధానం ఒకే చిప్‌లో కాంతి మరియు విద్యుత్ మధ్య అతుకులు లేని ఇంటర్‌ఫేస్‌ను సృష్టించడంపై దృష్టి పెడుతుంది.
ప్రయోజనాలు:
1. ఇంటర్ కనెక్షన్ నష్టాలను తగ్గించండి: ఫోటాన్లు మరియు ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలను దగ్గరగా ఉంచడం సామీప్యతలో ఉంచడం ఆఫ్-చిప్ కనెక్షన్లతో సంబంధం ఉన్న సిగ్నల్ నష్టాలను తగ్గిస్తుంది.
2, మెరుగైన పనితీరు: కఠినమైన సిగ్నల్ మార్గాలు మరియు తగ్గిన జాప్యం కారణంగా కఠినమైన సమైక్యత వేగంగా డేటా బదిలీ వేగానికి దారితీస్తుంది.
3, చిన్న పరిమాణం: ఏకశిలా సమైక్యత అధిక కాంపాక్ట్ పరికరాలను అనుమతిస్తుంది, ఇది డేటా సెంటర్లు లేదా హ్యాండ్‌హెల్డ్ పరికరాలు వంటి అంతరిక్ష-పరిమిత అనువర్తనాలకు ముఖ్యంగా ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది.
4, విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గించండి: ప్రత్యేక ప్యాకేజీలు మరియు సుదూర ఇంటర్‌కనెక్ట్‌ల అవసరాన్ని తొలగించండి, ఇది విద్యుత్ అవసరాలను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది.
సవాలు:
1) మెటీరియల్ అనుకూలత: అధిక-నాణ్యత ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ఫోటోనిక్ ఫంక్షన్లకు మద్దతు ఇచ్చే పదార్థాలను కనుగొనడం సవాలుగా ఉంటుంది ఎందుకంటే వాటికి తరచుగా వేర్వేరు లక్షణాలు అవసరం.
2, ప్రాసెస్ అనుకూలత: ఏదైనా ఒక భాగం యొక్క పనితీరును దిగజార్చకుండా అదే ఉపరితలంపై ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ఫోటాన్ల యొక్క విభిన్న ఉత్పాదక ప్రక్రియలను సమగ్రపరచడం సంక్లిష్టమైన పని.
4, కాంప్లెక్స్ తయారీ: ఎలక్ట్రానిక్ మరియు ఫోటోనోనిక్ నిర్మాణాలకు అవసరమైన అధిక ఖచ్చితత్వం తయారీ యొక్క సంక్లిష్టత మరియు వ్యయాన్ని పెంచుతుంది.

మల్టీ-చిప్ ఇంటిగ్రేషన్
ఈ విధానం ప్రతి ఫంక్షన్ కోసం పదార్థాలు మరియు ప్రక్రియలను ఎంచుకోవడంలో ఎక్కువ వశ్యతను అనుమతిస్తుంది. ఈ సమైక్యతలో, ఎలక్ట్రానిక్ మరియు ఫోటోనిక్ భాగాలు వేర్వేరు ప్రక్రియల నుండి వస్తాయి మరియు తరువాత కలిసి సమావేశమై సాధారణ ప్యాకేజీ లేదా ఉపరితలంపై ఉంచబడతాయి (మూర్తి 1). ఇప్పుడు ఆప్టోఎలెక్ట్రానిక్ చిప్‌ల మధ్య బంధన రీతులను జాబితా చేద్దాం. ప్రత్యక్ష బంధం: ఈ సాంకేతికత రెండు ప్లానార్ ఉపరితలాల యొక్క ప్రత్యక్ష భౌతిక పరిచయం మరియు బంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది సాధారణంగా పరమాణు బంధం శక్తులు, వేడి మరియు పీడనం ద్వారా సులభతరం అవుతుంది. ఇది సరళత మరియు చాలా తక్కువ నష్ట కనెక్షన్ల యొక్క ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంది, కానీ ఖచ్చితంగా సమలేఖనం చేయబడిన మరియు శుభ్రమైన ఉపరితలాలు అవసరం. ఫైబర్/గ్రేటింగ్ కలపడం: ఈ పథకంలో, ఫైబర్ లేదా ఫైబర్ శ్రేణి ఫోటోనిక్ చిప్ యొక్క అంచు లేదా ఉపరితలంతో సమలేఖనం చేయబడి, బంధించబడి, చిప్‌లో మరియు వెలుపల కాంతిని కపుల్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. గ్రేటింగ్ నిలువు కలపడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు, ఫోటోనిక్ చిప్ మరియు బాహ్య ఫైబర్ మధ్య కాంతి ప్రసారం యొక్క సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. త్రూ-సిలికాన్ రంధ్రాలు (TSV లు) మరియు మైక్రో-బంప్స్: త్రూ-సిలికాన్ రంధ్రాలు సిలికాన్ ఉపరితలం ద్వారా నిలువు ఇంటర్‌కనెక్ట్స్, చిప్స్ మూడు కోణాలలో పేర్చడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. మైక్రో-కాన్వెక్స్ పాయింట్లతో కలిపి, అవి స్టాక్డ్ కాన్ఫిగరేషన్లలో ఎలక్ట్రానిక్ మరియు ఫోటోనిక్ చిప్‌ల మధ్య విద్యుత్ కనెక్షన్‌లను సాధించడానికి సహాయపడతాయి, ఇది అధిక-సాంద్రత కలిగిన సమైక్యతకు అనువైనది. ఆప్టికల్ మధ్యవర్తిత్వ పొర: ఆప్టికల్ మధ్యవర్తిత్వ పొర అనేది ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌లను కలిగి ఉన్న ప్రత్యేక ఉపరితలం, ఇది చిప్స్ మధ్య ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌లను రౌటింగ్ చేయడానికి మధ్యవర్తిగా పనిచేస్తుంది. ఇది ఖచ్చితమైన అమరిక మరియు అదనపు నిష్క్రియాత్మకతను అనుమతిస్తుందిఆప్టికల్ భాగాలుపెరిగిన కనెక్షన్ వశ్యత కోసం విలీనం చేయవచ్చు. హైబ్రిడ్ బంధం: ఈ అధునాతన బంధం సాంకేతికత ప్రత్యక్ష బంధం మరియు మైక్రో-బంప్ టెక్నాలజీని మిళితం చేసి చిప్స్ మరియు అధిక-నాణ్యత ఆప్టికల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ల మధ్య అధిక-సాంద్రత కలిగిన విద్యుత్ కనెక్షన్‌లను సాధించడానికి. ఇది అధిక-పనితీరు గల ఆప్టోఎలెక్ట్రానిక్ సహ-సంకోచానికి ప్రత్యేకంగా ఆశాజనకంగా ఉంది. సోల్డర్ బంప్ బంధం: ఫ్లిప్ చిప్ బంధం మాదిరిగానే, ఎలక్ట్రికల్ కనెక్షన్‌లను సృష్టించడానికి టంకము గడ్డలు ఉపయోగించబడతాయి. ఏదేమైనా, ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ ఇంటిగ్రేషన్ సందర్భంలో, ఉష్ణ ఒత్తిడి మరియు ఆప్టికల్ అమరికను నిర్వహించడం వల్ల కలిగే ఫోటోనిక్ భాగాలకు నష్టాన్ని నివారించడానికి ప్రత్యేక శ్రద్ధ ఉండాలి.

మూర్తి 1 :: ఎలక్ట్రాన్/ఫోటాన్ చిప్-టు-చిప్ బాండింగ్ స్కీమ్

ఈ విధానాల యొక్క ప్రయోజనాలు ముఖ్యమైనవి: CMOS ప్రపంచం మూర్ యొక్క చట్టంలో మెరుగుదలలను అనుసరిస్తూనే ఉన్నందున, ప్రతి తరం CMO లు లేదా BI-CMO లను చౌకైన సిలికాన్ ఫోటోనిక్ చిప్‌లోకి త్వరగా స్వీకరించడం సాధ్యమవుతుంది, ఫోటోనిక్స్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్‌లోని ఉత్తమ ప్రక్రియల యొక్క ప్రయోజనాలను పొందుతుంది. ఫోటోనిక్స్ సాధారణంగా చాలా చిన్న నిర్మాణాల కల్పన అవసరం లేదు (సుమారు 100 నానోమీటర్ల కీ పరిమాణాలు విలక్షణమైనవి) మరియు ట్రాన్సిస్టర్‌లతో పోలిస్తే పరికరాలు పెద్దవిగా ఉంటాయి, ఆర్థిక పరిశీలనలు ఫోటోనిక్ పరికరాలను ప్రత్యేక ప్రక్రియలో తయారు చేయాల్సినవి, తుది ఉత్పత్తికి అవసరమైన ఏదైనా అధునాతన ఎలక్ట్రానిక్స్ నుండి వేరు చేయబడతాయి.
ప్రయోజనాలు:
1, వశ్యత: ఎలక్ట్రానిక్ మరియు ఫోటోనిక్ భాగాల యొక్క ఉత్తమ పనితీరును సాధించడానికి వేర్వేరు పదార్థాలు మరియు ప్రక్రియలను స్వతంత్రంగా ఉపయోగించవచ్చు.
2, ప్రాసెస్ మెచ్యూరిటీ: ప్రతి భాగానికి పరిపక్వ తయారీ ప్రక్రియల ఉపయోగం ఉత్పత్తిని సరళీకృతం చేస్తుంది మరియు ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది.
3, సులభంగా అప్‌గ్రేడ్ మరియు నిర్వహణ: భాగాల విభజన మొత్తం వ్యవస్థను ప్రభావితం చేయకుండా వ్యక్తిగత భాగాలను భర్తీ చేయడానికి లేదా మరింత సులభంగా అప్‌గ్రేడ్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.
సవాలు:
1, ఇంటర్ కనెక్షన్ నష్టం: ఆఫ్-చిప్ కనెక్షన్ అదనపు సిగ్నల్ నష్టాన్ని పరిచయం చేస్తుంది మరియు సంక్లిష్ట అమరిక విధానాలు అవసరం కావచ్చు.
2, పెరిగిన సంక్లిష్టత మరియు పరిమాణం: వ్యక్తిగత భాగాలకు అదనపు ప్యాకేజింగ్ మరియు ఇంటర్ కనెక్షన్లు అవసరం, ఫలితంగా పెద్ద పరిమాణాలు మరియు అధిక ఖర్చులు ఉంటాయి.
3, అధిక విద్యుత్ వినియోగం: మోనోలిథిక్ ఇంటిగ్రేషన్‌తో పోలిస్తే ఎక్కువ సిగ్నల్ మార్గాలు మరియు అదనపు ప్యాకేజింగ్ విద్యుత్ అవసరాలను పెంచుతాయి.
ముగింపు:
ఏకశిలా మరియు మల్టీ-చిప్ ఇంటిగ్రేషన్ మధ్య ఎంచుకోవడం పనితీరు లక్ష్యాలు, పరిమాణ పరిమితులు, వ్యయ పరిశీలనలు మరియు సాంకేతిక పరిపక్వతతో సహా అప్లికేషన్-నిర్దిష్ట అవసరాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. తయారీ సంక్లిష్టత ఉన్నప్పటికీ, తీవ్రమైన సూక్ష్మీకరణ, తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం మరియు హై-స్పీడ్ డేటా ట్రాన్స్మిషన్ అవసరమయ్యే అనువర్తనాలకు ఏకశిలా సమైక్యత ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. బదులుగా, మల్టీ-చిప్ ఇంటిగ్రేషన్ ఎక్కువ డిజైన్ వశ్యతను అందిస్తుంది మరియు ఇప్పటికే ఉన్న ఉత్పాదక సామర్థ్యాలను ఉపయోగించుకుంటుంది, ఈ కారకాలు కఠినమైన సమైక్యత యొక్క ప్రయోజనాలను అధిగమిస్తాయి. పరిశోధన అభివృద్ధి చెందుతున్నప్పుడు, రెండు వ్యూహాల అంశాలను మిళితం చేసే హైబ్రిడ్ విధానాలు కూడా సిస్టమ్ పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి అన్వేషించబడుతున్నాయి, అయితే ప్రతి విధానంతో సంబంధం ఉన్న సవాళ్లను తగ్గిస్తాయి.