ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ಗಳ ಹೋಲಿಕೆ

ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ಗಳ ಹೋಲಿಕೆ
ಚಿತ್ರ 1 ಎರಡು ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಾದ ಇಂಡಿಯಮ್ ಫಾಸ್ಫರಸ್ (InP) ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ (Si) ಗಳ ಹೋಲಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇಂಡಿಯಂನ ವಿರಳತೆಯು InP ಅನ್ನು Si ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ದುಬಾರಿ ವಸ್ತುವನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು ಕಡಿಮೆ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದರಿಂದ, ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳ ಇಳುವರಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ InP ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ (Ge), ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್(ಬೆಳಕಿನ ಪತ್ತೆಕಾರಕಗಳು), ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ InP ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗಳನ್ನು ಸಹ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಿಂದ ತಯಾರಿಸಬೇಕು. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಸ್ಫಟಿಕ ಇಂಗೋಟ್‌ನಂತಹ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ದೋಷ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. InP ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗಳು ಅಡ್ಡಲಾಗಿ ಮಾತ್ರ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಕ್ರೀಭವನ ಸೂಚ್ಯಂಕ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗಳು ಅಡ್ಡಲಾಗಿ ಮತ್ತು ಉದ್ದವಾಗಿ ಎರಡೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಕ್ರೀಭವನ ಸೂಚ್ಯಂಕ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸಾಧನಗಳು ಸಣ್ಣ ಬಾಗುವ ತ್ರಿಜ್ಯಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಹೆಚ್ಚು ಸಾಂದ್ರೀಕೃತ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. InGaAsP ನೇರ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದರೆ Si ಮತ್ತು Ge ಹೊಂದಿಲ್ಲ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಲೇಸರ್ ದಕ್ಷತೆಯ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ InP ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಉತ್ತಮವಾಗಿವೆ. InP ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಆಂತರಿಕ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು Si ನ ಆಂತರಿಕ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಂತೆ ಸ್ಥಿರ ಮತ್ತು ದೃಢವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (SiO2). ಸಿಲಿಕಾನ್ InP ಗಿಂತ ಬಲವಾದ ವಸ್ತುವಾಗಿದ್ದು, ದೊಡ್ಡ ವೇಫರ್ ಗಾತ್ರಗಳ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ InP ನಲ್ಲಿ 75 mm ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ 300 mm (ಶೀಘ್ರದಲ್ಲೇ 450 mm ಗೆ ಅಪ್‌ಗ್ರೇಡ್ ಮಾಡಲಾಗುವುದು). InPಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳುಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್-ಸೀಮಿತ ಸ್ಟಾರ್ಕ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ತಾಪಮಾನದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂಚಿನ ಚಲನೆಯಿಂದಾಗಿ ತಾಪಮಾನ-ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳ ತಾಪಮಾನ ಅವಲಂಬನೆ ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ, ಕಡಿಮೆ-ಶ್ರೇಣಿಯ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ಪ್ರಮಾಣದ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಿಗೆ (ವರ್ಷಕ್ಕೆ 1 ಮಿಲಿಯನ್‌ಗಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚು ತುಣುಕುಗಳು) ಮಾತ್ರ ಸೂಕ್ತವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಏಕೆಂದರೆ ಮುಖವಾಡ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ವೆಚ್ಚಗಳನ್ನು ಹರಡಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ವೇಫರ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಒಪ್ಪಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಅದುಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನನಗರದಿಂದ ನಗರಕ್ಕೆ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘ-ಪ್ರಯಾಣದ ಉತ್ಪನ್ನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಅನಾನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ, ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾದದ್ದು ನಿಜ. ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ, ಕಡಿಮೆ-ಶ್ರೇಣಿಯ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ಇಳುವರಿ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ, 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 ಅನಾನುಕೂಲವಾಗಿದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಮೆಟ್ರೋ, ದೀರ್ಘ-ದೂರ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಡಿಜಿಟಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಸಂಸ್ಕರಣೆ (DSP) ಅನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಆದ್ಯತೆಯಿಂದಾಗಿ (ಇದು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತದೆ), ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುವುದು ಹೆಚ್ಚು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಸುಸಂಬದ್ಧ ಪತ್ತೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ನ್ಯೂನತೆಗಳನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಸರಿದೂಗಿಸಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್ ಸ್ಥಳೀಯ ಆಸಿಲೇಟರ್ ಫೋಟೊಕರೆಂಟ್‌ಗಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ ಎಂಬ ಸಮಸ್ಯೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಮಾಸ್ಕ್ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ವೆಚ್ಚಗಳನ್ನು ಸರಿದೂಗಿಸಲು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ವೇಫರ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸುವುದು ಸಹ ತಪ್ಪು, ಏಕೆಂದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಅತ್ಯಂತ ಮುಂದುವರಿದ ಪೂರಕ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳಿಗಿಂತ (CMOS) ಹೆಚ್ಚು ದೊಡ್ಡದಾದ ನೋಡ್ ಗಾತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಮಾಸ್ಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನಾ ರನ್‌ಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಅಗ್ಗವಾಗಿವೆ.