Koska sirun prosessi vähitellen kutistuu, yhteenliitäntöjen aiheuttamat erilaiset vaikutukset tulevat olemaan tärkeitä tekijöitä, jotka vaikuttavat sirun suorituskykyyn. Sirujen yhteenliittäminen on yksi nykyisistä teknisistä pullonkauloista, ja piipohjainen optoelektroniikkateknologia voi ratkaista tämän ongelman. Piifotoniteknologia onoptinen viestintätekniikka, joka käyttää lasersädettä elektronisen puolijohdesignaalin sijaan tiedonsiirtoon. Se on uuden sukupolven tekniikka, joka perustuu piihin ja piipohjaisiin substraattimateriaaleihin ja käyttää olemassa olevaa CMOS-prosessiaoptinen laitekehitys ja integrointi. Sen suurin etu on erittäin korkea siirtonopeus, joka voi nostaa tiedonsiirtonopeuden prosessorin ytimien välillä 100 kertaa tai enemmän, ja myös energiatehokkuus on erittäin korkea, joten sitä pidetään uuden sukupolven puolijohdeteknologiana.
Historiallisesti piifotoniikkaa on kehitetty SOI:lle, mutta SOI-kiekot ovat kalliita eivätkä välttämättä paras materiaali kaikkiin erilaisiin fotoniikan toimintoihin. Samaan aikaan tiedonsiirtonopeuksien kasvaessa piimateriaalien nopea modulointi on tulossa pullonkaulaksi, joten useita uusia materiaaleja, kuten LNO-kalvoja, InP:tä, BTO:ta, polymeerejä ja plasmamateriaaleja, on kehitetty paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi.
Piifotoniikan suuri potentiaali piilee useiden toimintojen integroinnissa yhteen pakettiin ja useimpien tai kaikkien niistä valmistamisessa osana yhtä sirua tai sirupinoa samoissa tuotantolaitoksissa, joita käytetään edistyneiden mikroelektronisten laitteiden rakentamiseen (katso kuva 3). Tämä vähentää radikaalisti tiedonsiirron kustannuksiaoptiset kuidutja luoda mahdollisuuksia monille radikaalisti uusille sovelluksillefotoniikkamahdollistaen erittäin monimutkaisten järjestelmien rakentamisen erittäin kohtuullisin kustannuksin.
Monimutkaisille piifotonisille järjestelmille on syntymässä monia sovelluksia, joista yleisimpiä ovat dataviestintä. Näihin kuuluvat suuren kaistanleveyden digitaalinen tietoliikenne lyhyen kantaman sovelluksiin, monimutkaiset modulaatiojärjestelmät pitkän kantaman sovelluksiin ja koherentti tietoliikenne. Dataviestinnän lisäksi sekä liike-elämässä että akateemisessa maailmassa tutkitaan parhaillaan suurta määrää tämän teknologian uusia sovelluksia. Näitä sovelluksia ovat: nanofotoniikka (nano-optomekaniikka) ja tiiviin aineen fysiikka, biosensori, epälineaarinen optiikka, LiDAR-järjestelmät, optiset gyroskoopit, RF-integroidutoptoelektroniikka, integroidut radiolähetin-vastaanottimet, koherentti viestintä, uudetvalonlähteet, laserkohinanvaimennus, kaasuanturit, erittäin pitkäaaltoinen integroitu fotoniikka, nopea ja mikroaaltosignaalinkäsittely jne. Erityisen lupaavia alueita ovat biosensori, kuvantaminen, lidar, inertiasensori, hybridi-fotoni-radiotaajuus-integroidut piirit (RFics) ja signaalinkäsittely.
Julkaisun aika: 02.07.2024