ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഇൻ്റഗ്രേഷൻ രീതി

ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്സംയോജന രീതി

യുടെ സംയോജനംഫോട്ടോണിക്സ്ഇലക്ട്രോണിക്‌സ്, ഇൻഫർമേഷൻ പ്രോസസ്സിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ കഴിവുകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും, വേഗത്തിലുള്ള ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്ഫർ നിരക്കുകൾ, കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം, കൂടുതൽ ഒതുക്കമുള്ള ഉപകരണ ഡിസൈനുകൾ എന്നിവ പ്രാപ്തമാക്കുന്നതിനും, സിസ്റ്റം രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് വലിയ പുതിയ അവസരങ്ങൾ തുറക്കുന്നതിനുമുള്ള ഒരു പ്രധാന ഘട്ടമാണ്. ഏകീകൃത രീതികളെ സാധാരണയായി രണ്ട് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: മോണോലിത്തിക്ക് ഇൻ്റഗ്രേഷൻ, മൾട്ടി-ചിപ്പ് ഇൻ്റഗ്രേഷൻ.

മോണോലിത്തിക്ക് ഇൻ്റഗ്രേഷൻ
മോണോലിത്തിക്ക് സംയോജനത്തിൽ ഒരേ അടിവസ്ത്രത്തിൽ ഫോട്ടോണിക്, ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു, സാധാരണയായി അനുയോജ്യമായ മെറ്റീരിയലുകളും പ്രക്രിയകളും ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ സമീപനം ഒരൊറ്റ ചിപ്പിനുള്ളിൽ വെളിച്ചവും വൈദ്യുതിയും തമ്മിൽ തടസ്സമില്ലാത്ത ഇൻ്റർഫേസ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.
പ്രയോജനങ്ങൾ:
1. ഇൻ്റർകണക്ഷൻ നഷ്ടങ്ങൾ കുറയ്ക്കുക: ഫോട്ടോണുകളും ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളും അടുത്തടുത്ത് സ്ഥാപിക്കുന്നത് ഓഫ്-ചിപ്പ് കണക്ഷനുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സിഗ്നൽ നഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നു.
2, മെച്ചപ്പെട്ട പ്രകടനം: ചെറിയ സിഗ്നൽ പാതകളും കുറഞ്ഞ ലേറ്റൻസിയും കാരണം കർശനമായ സംയോജനം വേഗത്തിലുള്ള ഡാറ്റ കൈമാറ്റ വേഗതയിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.
3, ചെറിയ വലിപ്പം: മോണോലിത്തിക്ക് ഇൻ്റഗ്രേഷൻ വളരെ ഒതുക്കമുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് ഡാറ്റാ സെൻ്ററുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഹാൻഡ്‌ഹെൽഡ് ഉപകരണങ്ങൾ പോലുള്ള സ്ഥല-പരിമിതമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് പ്രത്യേകിച്ചും പ്രയോജനകരമാണ്.
4, വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കുക: പ്രത്യേക പാക്കേജുകളുടെയും ദീർഘദൂര ഇൻ്റർകണക്റ്റുകളുടെയും ആവശ്യകത ഇല്ലാതാക്കുക, ഇത് വൈദ്യുതി ആവശ്യകതകൾ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കും.
വെല്ലുവിളി:
1) മെറ്റീരിയൽ അനുയോജ്യത: ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളും ഫോട്ടോണിക് ഫംഗ്ഷനുകളും പിന്തുണയ്ക്കുന്ന മെറ്റീരിയലുകൾ കണ്ടെത്തുന്നത് വെല്ലുവിളിയാണ്, കാരണം അവയ്ക്ക് പലപ്പോഴും വ്യത്യസ്ത ഗുണങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.
2, പ്രോസസ്സ് അനുയോജ്യത: ഏതെങ്കിലും ഒരു ഘടകത്തിൻ്റെ പ്രകടനത്തെ തരംതാഴ്ത്താതെ ഒരേ അടിവസ്ത്രത്തിൽ ഇലക്ട്രോണിക്സിൻ്റെയും ഫോട്ടോണുകളുടെയും വൈവിധ്യമാർന്ന നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകൾ സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് ഒരു സങ്കീർണ്ണമായ ജോലിയാണ്.
4, കോംപ്ലക്സ് മാനുഫാക്ചറിംഗ്: ഇലക്ട്രോണിക്, ഫോട്ടോണോണിക് ഘടനകൾക്ക് ആവശ്യമായ ഉയർന്ന കൃത്യത, നിർമ്മാണത്തിൻ്റെ സങ്കീർണ്ണതയും ചെലവും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

മൾട്ടി-ചിപ്പ് സംയോജനം
ഈ സമീപനം ഓരോ ഫംഗ്ഷനും മെറ്റീരിയലുകളും പ്രക്രിയകളും തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിൽ കൂടുതൽ വഴക്കം നൽകുന്നു. ഈ സംയോജനത്തിൽ, ഇലക്ട്രോണിക്, ഫോട്ടോണിക് ഘടകങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത പ്രക്രിയകളിൽ നിന്നാണ് വരുന്നത്, പിന്നീട് അവ ഒരുമിച്ച് കൂട്ടിച്ചേർക്കുകയും ഒരു പൊതു പാക്കേജിലോ അടിവസ്ത്രത്തിലോ സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 1). ഇപ്പോൾ നമുക്ക് ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക് ചിപ്പുകൾ തമ്മിലുള്ള ബോണ്ടിംഗ് മോഡുകൾ ലിസ്റ്റ് ചെയ്യാം. നേരിട്ടുള്ള ബോണ്ടിംഗ്: ഈ സാങ്കേതികതയിൽ രണ്ട് പ്ലാനർ പ്രതലങ്ങളുടെ നേരിട്ടുള്ള ശാരീരിക സമ്പർക്കവും ബോണ്ടിംഗും ഉൾപ്പെടുന്നു, സാധാരണയായി തന്മാത്രാ ബോണ്ടിംഗ് ശക്തികൾ, ചൂട്, മർദ്ദം എന്നിവ സുഗമമാക്കുന്നു. ഇതിന് ലാളിത്യത്തിൻ്റെയും വളരെ കുറഞ്ഞ നഷ്ട കണക്ഷനുകളുടെയും പ്രയോജനമുണ്ട്, എന്നാൽ കൃത്യമായി വിന്യസിച്ചതും വൃത്തിയുള്ളതുമായ പ്രതലങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്. ഫൈബർ/ഗ്രേറ്റിംഗ് കപ്ലിംഗ്: ഈ സ്കീമിൽ, ഫൈബർ അല്ലെങ്കിൽ ഫൈബർ അറേ വിന്യസിക്കുകയും ഫോട്ടോണിക് ചിപ്പിൻ്റെ അരികിലേക്കോ ഉപരിതലത്തിലേക്കോ ബന്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ചിപ്പിനുള്ളിലും പുറത്തും പ്രകാശം കൂട്ടിച്ചേർക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ഫോട്ടോണിക് ചിപ്പിനും ബാഹ്യ ഫൈബറിനുമിടയിൽ പ്രകാശം സംപ്രേഷണം ചെയ്യുന്നതിൻ്റെ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും ലംബമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും ഗ്രേറ്റിംഗ് ഉപയോഗിക്കാം. ത്രൂ-സിലിക്കൺ ഹോളുകളും (ടിഎസ്‌വി) മൈക്രോ ബമ്പുകളും: ത്രൂ-സിലിക്കൺ ദ്വാരങ്ങൾ ഒരു സിലിക്കൺ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിലൂടെ ലംബമായി പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ചിപ്പുകളെ ത്രിമാനത്തിൽ അടുക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. മൈക്രോ കോൺവെക്സ് പോയിൻ്റുകളുമായി സംയോജിപ്പിച്ച്, ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള സംയോജനത്തിന് അനുയോജ്യമായ, അടുക്കിയിരിക്കുന്ന കോൺഫിഗറേഷനുകളിൽ ഇലക്ട്രോണിക്, ഫോട്ടോണിക്ക് ചിപ്പുകൾ തമ്മിലുള്ള വൈദ്യുത കണക്ഷനുകൾ നേടാൻ അവ സഹായിക്കുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻ്റർമീഡിയറി ലെയർ: ചിപ്പുകൾക്കിടയിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുകൾ റൂട്ട് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഒരു ഇടനിലക്കാരനായി വർത്തിക്കുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ് ഗൈഡുകൾ അടങ്ങിയ ഒരു പ്രത്യേക സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻ്റർമീഡിയറി ലെയർ. ഇത് കൃത്യമായ വിന്യാസത്തിനും അധിക നിഷ്ക്രിയത്വത്തിനും അനുവദിക്കുന്നുഒപ്റ്റിക്കൽ ഘടകങ്ങൾവർദ്ധിച്ച കണക്ഷൻ ഫ്ലെക്സിബിലിറ്റിക്കായി സംയോജിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. ഹൈബ്രിഡ് ബോണ്ടിംഗ്: ചിപ്പുകൾക്കും ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻ്റർഫേസുകൾക്കുമിടയിൽ ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള വൈദ്യുത കണക്ഷനുകൾ നേടുന്നതിന് ഈ നൂതന ബോണ്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ നേരിട്ടുള്ള ബോണ്ടിംഗും മൈക്രോ-ബമ്പ് സാങ്കേതികവിദ്യയും സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് കോ-ഇൻ്റഗ്രേഷന് ഇത് പ്രത്യേകിച്ചും വാഗ്ദാനമാണ്. സോൾഡർ ബമ്പ് ബോണ്ടിംഗ്: ഫ്ലിപ്പ് ചിപ്പ് ബോണ്ടിംഗിന് സമാനമായി, ഇലക്ട്രിക്കൽ കണക്ഷനുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ സോൾഡർ ബമ്പുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് സംയോജനത്തിൻ്റെ പശ്ചാത്തലത്തിൽ, താപ സമ്മർദ്ദം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഫോട്ടോണിക് ഘടകങ്ങളുടെ കേടുപാടുകൾ ഒഴിവാക്കുന്നതിനും ഒപ്റ്റിക്കൽ വിന്യാസം നിലനിർത്തുന്നതിനും പ്രത്യേക ശ്രദ്ധ നൽകണം.

ചിത്രം 1: : ഇലക്ട്രോൺ/ഫോട്ടോൺ ചിപ്പ്-ടു-ചിപ്പ് ബോണ്ടിംഗ് സ്കീം

ഈ സമീപനങ്ങളുടെ പ്രയോജനങ്ങൾ വളരെ പ്രധാനമാണ്: CMOS ലോകം മൂറിൻ്റെ നിയമത്തിലെ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ പിന്തുടരുന്നത് തുടരുന്നതിനാൽ, CMOS-ൻ്റെയോ Bi-CMOS-ൻ്റെയോ ഓരോ തലമുറയെയും വിലകുറഞ്ഞ സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്ക് ചിപ്പിലേക്ക് വേഗത്തിൽ പൊരുത്തപ്പെടുത്താൻ കഴിയും, ഇത് മികച്ച പ്രക്രിയകളുടെ നേട്ടങ്ങൾ കൊയ്യും. ഫോട്ടോണിക്സും ഇലക്ട്രോണിക്സും. ഫോട്ടോണിക്‌സിന് പൊതുവെ വളരെ ചെറിയ ഘടനകളുടെ നിർമ്മാണം ആവശ്യമില്ല (ഏകദേശം 100 നാനോമീറ്ററുകളുടെ പ്രധാന വലുപ്പങ്ങൾ സാധാരണമാണ്) കൂടാതെ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഉപകരണങ്ങൾ വലുതായതിനാൽ, സാമ്പത്തിക പരിഗണനകൾ ഫോട്ടോണിക് ഉപകരണങ്ങളെ ഒരു പ്രത്യേക പ്രക്രിയയിൽ നിർമ്മിക്കാൻ പ്രേരിപ്പിക്കും. അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിന് ആവശ്യമായ ഇലക്ട്രോണിക്സ്.
പ്രയോജനങ്ങൾ:
1, വഴക്കം: ഇലക്ട്രോണിക്, ഫോട്ടോണിക് ഘടകങ്ങളുടെ മികച്ച പ്രകടനം നേടുന്നതിന് വ്യത്യസ്ത മെറ്റീരിയലുകളും പ്രക്രിയകളും സ്വതന്ത്രമായി ഉപയോഗിക്കാം.
2, പ്രോസസ്സ് മെച്യൂരിറ്റി: ഓരോ ഘടകത്തിനും പക്വമായ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളുടെ ഉപയോഗം ഉൽപ്പാദനം ലളിതമാക്കുകയും ചെലവ് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും.
3, എളുപ്പമുള്ള നവീകരണവും അറ്റകുറ്റപ്പണിയും: ഘടകങ്ങളുടെ വേർതിരിവ് മുഴുവൻ സിസ്റ്റത്തെയും ബാധിക്കാതെ വ്യക്തിഗത ഘടകങ്ങൾ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാനോ അപ്‌ഗ്രേഡ് ചെയ്യാനോ അനുവദിക്കുന്നു.
വെല്ലുവിളി:
1, ഇൻ്റർകണക്ഷൻ നഷ്ടം: ഓഫ്-ചിപ്പ് കണക്ഷൻ അധിക സിഗ്നൽ നഷ്ടം അവതരിപ്പിക്കുന്നു, സങ്കീർണ്ണമായ അലൈൻമെൻ്റ് നടപടിക്രമങ്ങൾ ആവശ്യമായി വന്നേക്കാം.
2, വർദ്ധിച്ച സങ്കീർണ്ണതയും വലുപ്പവും: വ്യക്തിഗത ഘടകങ്ങൾക്ക് അധിക പാക്കേജിംഗും പരസ്പര ബന്ധങ്ങളും ആവശ്യമാണ്, ഇത് വലിയ വലുപ്പത്തിനും ഉയർന്ന ചെലവിനും കാരണമാകുന്നു.
3, ഉയർന്ന പവർ ഉപഭോഗം: ദൈർഘ്യമേറിയ സിഗ്നൽ പാതകളും അധിക പാക്കേജിംഗും മോണോലിത്തിക്ക് ഇൻ്റഗ്രേഷനുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ വൈദ്യുതി ആവശ്യകതകൾ വർദ്ധിപ്പിക്കും.
ഉപസംഹാരം:
മോണോലിത്തിക്ക്, മൾട്ടി-ചിപ്പ് സംയോജനം എന്നിവയ്ക്കിടയിൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് പ്രകടന ലക്ഷ്യങ്ങൾ, വലുപ്പ നിയന്ത്രണങ്ങൾ, ചെലവ് പരിഗണനകൾ, സാങ്കേതിക പക്വത എന്നിവ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷൻ-നിർദ്ദിഷ്ട ആവശ്യകതകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. നിർമ്മാണ സങ്കീർണ്ണത ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, അങ്ങേയറ്റം മിനിയേച്ചറൈസേഷൻ, കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം, ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്മിഷൻ എന്നിവ ആവശ്യമുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് മോണോലിത്തിക്ക് ഇൻ്റഗ്രേഷൻ പ്രയോജനകരമാണ്. പകരം, മൾട്ടി-ചിപ്പ് സംയോജനം മികച്ച ഡിസൈൻ ഫ്ലെക്സിബിലിറ്റി വാഗ്ദാനം ചെയ്യുകയും നിലവിലുള്ള നിർമ്മാണ കഴിവുകൾ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഈ ഘടകങ്ങൾ കർശനമായ സംയോജനത്തിൻ്റെ നേട്ടങ്ങളെക്കാൾ കൂടുതലുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഇത് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. ഗവേഷണം പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ, ഓരോ സമീപനവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വെല്ലുവിളികൾ ലഘൂകരിക്കുന്നതിനൊപ്പം സിസ്റ്റം പ്രകടനം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനായി രണ്ട് തന്ത്രങ്ങളുടെയും ഘടകങ്ങളെ സംയോജിപ്പിക്കുന്ന ഹൈബ്രിഡ് സമീപനങ്ങളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.