Поређење система материјала фотонских интегрисаних кола

Поређење система материјала фотонских интегрисаних кола
Слика 1 приказује поређење два материјална система, индијум-фосфор (InP) и силицијум (Si). Реткост индијума чини InP скупљим материјалом од Si. Пошто кола на бази силицијума захтевају мање епитаксијалног раста, принос кола на бази силицијума је обично већи од приноса кола на бази InP. У колима на бази силицијума, германијум (Ge), који се обично користи само уФотодетектор(детектори светлости), захтева епитаксијални раст, док у InP системима, чак и пасивни таласоводи морају бити припремљени епитаксијалним растом. Епитаксијални раст има тенденцију да има већу густину дефеката него раст монокристала, као што је раст из кристалног ингота. InP таласоводи имају висок контраст индекса преламања само у попречном правцу, док таласоводи на бази силицијума имају висок контраст индекса преламања и у попречном и у уздужном правцу, што омогућава уређајима на бази силицијума да постигну мање радијусе савијања и друге компактније структуре. InGaAsP има директан енергетски процеп, док Si и Ge немају. Као резултат тога, InP материјални системи су супериорнији у погледу ефикасности ласера. Интринзични оксиди InP система нису толико стабилни и робусни као интринзични оксиди Si, силицијум диоксида (SiO2). Силицијум је јачи материјал од InP, што омогућава употребу већих величина плочица, тј. од 300 mm (ускоро ће бити надограђено на 450 mm) у поређењу са 75 mm у InP. InPмодулаториобично зависе од квантно ограниченог Штарковог ефекта, који је осетљив на температуру због померања ивице зоне изазваног температуром. Насупрот томе, температурска зависност модулатора на бази силицијума је веома мала.

Технологија силицијумске фотонике се генерално сматра погодном само за јефтине производе кратког домета и велике количине (више од милион комада годишње). То је зато што је општеприхваћено да је потребан велики капацитет плочица да би се расподелили трошкови маске и развоја, и да...технологија силицијумске фотоникеима значајне недостатке у перформансама у регионалном и дугорелационом транспорту производа између градова. Међутим, у стварности је супротно. У јефтиним, краткодометним и високопродуктивним апликацијама, вертикални ласер са површинским емитовањем шупљине (VCSEL) идиректно модулисани ласер (ДМЛ ласер) : директно модулисани ласер представља огроман конкурентски притисак, а слабост фотонске технологије на бази силицијума, која не може лако да интегрише ласере, постала је значајан недостатак. Насупрот томе, у метро применама на велике удаљености, због склоности ка интеграцији технологије силицијумске фотонике и дигиталне обраде сигнала (DSP) заједно (што се често дешава у окружењима са високим температурама), повољније је одвојити ласер. Поред тога, кохерентна технологија детекције може у великој мери надокнадити недостатке технологије силицијумске фотонике, као што је проблем да је тамна струја много мања од фотострује локалног осцилатора. Истовремено, погрешно је мислити да је потребан велики капацитет плочице да би се покрили трошкови маске и развоја, јер технологија силицијумске фотонике користи величине чворова које су много веће од најнапреднијих комплементарних метал-оксидних полупроводника (CMOS), тако да су потребне маске и производни циклуси релативно јефтини.