ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಹೋಲಿಕೆ

ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಹೋಲಿಕೆ
ಇಂಡಿಯಂ ಫಾಸ್ಫರಸ್ (InP) ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ (Si) ಎಂಬ ಎರಡು ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಹೋಲಿಕೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 1 ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇಂಡಿಯಂನ ಅಪೂರ್ವತೆಯು InP ಅನ್ನು Si ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ದುಬಾರಿ ವಸ್ತುವನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು ಕಡಿಮೆ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದರಿಂದ, ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳ ಇಳುವರಿಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ InP ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ (Ge), ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆಫೋಟೋ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್(ಬೆಳಕಿನ ಪತ್ತೆಕಾರಕಗಳು), ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ InP ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗಳನ್ನು ಸಹ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಿಂದ ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಬೇಕು. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ದೋಷ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸ್ಫಟಿಕ ಇಂಗೋಟ್‌ನಿಂದ. InP ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳು ಅತಿ ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಸೂಚ್ಯಂಕ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತತೆಯನ್ನು ಅಡ್ಡಹಾಯುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳು ಅಡ್ಡ ಮತ್ತು ಉದ್ದದ ಎರಡರಲ್ಲೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಸೂಚ್ಯಂಕ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸಾಧನಗಳು ಸಣ್ಣ ಬಾಗುವ ತ್ರಿಜ್ಯಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಇತರ ಹೆಚ್ಚು ಸಾಂದ್ರವಾದ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. InGaAsP ನೇರ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದರೆ Si ಮತ್ತು Ge ಇಲ್ಲ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಲೇಸರ್ ದಕ್ಷತೆಯ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ InP ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಉತ್ತಮವಾಗಿವೆ. InP ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಆಂತರಿಕ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು Si, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (SiO2) ನ ಆಂತರಿಕ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಂತೆ ಸ್ಥಿರ ಮತ್ತು ದೃಢವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಸಿಲಿಕಾನ್ InP ಗಿಂತ ಬಲವಾದ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ, ಇದು ದೊಡ್ಡ ವೇಫರ್ ಗಾತ್ರಗಳ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ 300 mm ನಿಂದ (ಶೀಘ್ರದಲ್ಲೇ 450 mm ಗೆ ನವೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ) InP ನಲ್ಲಿ 75 mm ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ. InPಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳುಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್-ಸೀಮಿತ ಸ್ಟಾರ್ಕ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ತಾಪಮಾನದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಎಡ್ಜ್ ಚಲನೆಯಿಂದಾಗಿ ತಾಪಮಾನ-ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳ ತಾಪಮಾನ ಅವಲಂಬನೆಯು ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ, ಕಡಿಮೆ-ಶ್ರೇಣಿಯ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ಗಾತ್ರದ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ ಸೂಕ್ತವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ವರ್ಷಕ್ಕೆ 1 ಮಿಲಿಯನ್ ತುಣುಕುಗಳು). ಏಕೆಂದರೆ ಮುಖವಾಡ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ವೆಚ್ಚಗಳನ್ನು ಹರಡಲು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ವೇಫರ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಒಪ್ಪಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ.ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನನಗರದಿಂದ ನಗರಕ್ಕೆ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಉತ್ಪನ್ನ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹವಾದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಅನಾನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ, ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ, ಕಡಿಮೆ-ಶ್ರೇಣಿಯ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಇಳುವರಿ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ, ಲಂಬ ಕುಹರದ ಮೇಲ್ಮೈ-ಹೊರಸೂಸುವ ಲೇಸರ್ (VCSEL) ಮತ್ತುನೇರ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟೆಡ್ ಲೇಸರ್ (DML ಲೇಸರ್) : ನೇರವಾಗಿ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟೆಡ್ ಲೇಸರ್ ಭಾರಿ ಸ್ಪರ್ಧಾತ್ಮಕ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಫೋಟೊನಿಕ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ದೌರ್ಬಲ್ಯವು ಗಮನಾರ್ಹ ಅನನುಕೂಲವಾಗಿದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಮೆಟ್ರೋದಲ್ಲಿ, ದೂರದ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಡಿಜಿಟಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಪ್ರೊಸೆಸಿಂಗ್ (ಡಿಎಸ್ಪಿ) ಅನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಆದ್ಯತೆಯಿಂದಾಗಿ (ಇದು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ), ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಇದು ಹೆಚ್ಚು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಸುಸಂಬದ್ಧ ಪತ್ತೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ನ್ಯೂನತೆಗಳನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಸರಿದೂಗಿಸುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್ ಸ್ಥಳೀಯ ಆಂದೋಲಕ ಫೋಟೊಕರೆಂಟ್‌ಗಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಮುಖವಾಡ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಸರಿದೂಗಿಸಲು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ವೇಫರ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ಯೋಚಿಸುವುದು ಸಹ ತಪ್ಪು, ಏಕೆಂದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಪೂರಕ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳಿಗಿಂತ (CMOS) ಹೆಚ್ಚು ದೊಡ್ಡದಾದ ನೋಡ್ ಗಾತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಮುಖವಾಡಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನಾ ರನ್ಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಅಗ್ಗವಾಗಿವೆ.