ສຳລັບອອບໂຕອີເລັກໂທຣນິກທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນ, ເຄື່ອງກວດຈັບແສງຊິລິກອນ
ເຄື່ອງກວດຈັບພາບປ່ຽນສັນຍານແສງເປັນສັນຍານໄຟຟ້າ, ແລະ ເມື່ອອັດຕາການໂອນຂໍ້ມູນສືບຕໍ່ດີຂຶ້ນ, ເຄື່ອງກວດຈັບແສງຄວາມໄວສູງທີ່ປະສົມປະສານກັບແພລດຟອມອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນໄດ້ກາຍເປັນກຸນແຈສຳຄັນຕໍ່ສູນຂໍ້ມູນ ແລະ ເຄືອຂ່າຍໂທລະຄົມມະນາຄົມລຸ້ນຕໍ່ໄປ. ບົດຄວາມນີ້ຈະໃຫ້ພາບລວມຂອງເຄື່ອງກວດຈັບແສງຄວາມໄວສູງຂັ້ນສູງ, ໂດຍເນັ້ນໃສ່ເຢເມເນຍທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນ (ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ Ge ຫຼື Si)ເຄື່ອງກວດຈັບແສງຊິລິໂຄນສຳລັບເຕັກໂນໂລຊີອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກປະສົມປະສານ.
ເຈີມານຽມເປັນວັດສະດຸທີ່ໜ້າສົນໃຈສຳລັບການກວດຈັບແສງອິນຟາເຣດໃກ້ໆເທິງແພລດຟອມຊິລິໂຄນ ເພາະມັນເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຂະບວນການ CMOS ແລະ ມີການດູດຊຶມທີ່ແຂງແຮງຫຼາຍຢູ່ທີ່ຄວາມຍາວຄື້ນໂທລະຄົມມະນາຄົມ. ໂຄງສ້າງເຄື່ອງກວດຈັບແສງ Ge/Si ທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດແມ່ນ pin diode, ເຊິ່ງເຈີມານຽມພາຍໃນຖືກຄั่นລະຫວ່າງພາກພື້ນປະເພດ P ແລະ ປະເພດ N.
ໂຄງສ້າງອຸປະກອນ ຮູບທີ 1 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂາຕັ້ງແບບທົ່ວໄປ Ge ຫຼືເຄື່ອງກວດຈັບແສງ Siໂຄງສ້າງ:
ຄຸນສົມບັດຫຼັກປະກອບມີ: ຊັ້ນດູດຊຶມ germanium ທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນຊິລິໂຄນ; ໃຊ້ເພື່ອເກັບກຳຂໍ້ມູນຕິດຕໍ່ p ແລະ n ຂອງຕົວນຳປະຈຸ; ການເຊື່ອມຕໍ່ກັບຄື້ນນຳທາງເພື່ອການດູດຊຶມແສງທີ່ມີປະສິດທິພາບ.
ການເຕີບໂຕຂອງ Epitaxial: ການປູກ germanium ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງໃນຊິລິກອນແມ່ນທ້າທາຍເນື່ອງຈາກຄວາມບໍ່ກົງກັນຂອງ lattice 4.2% ລະຫວ່າງສອງວັດສະດຸ. ຂະບວນການເຕີບໂຕສອງຂັ້ນຕອນມັກຖືກນໍາໃຊ້: ການເຕີບໂຕຂອງຊັ້ນ buffer ອຸນຫະພູມຕໍ່າ (300-400°C) ແລະການຕົກຕະກອນຂອງ germanium ອຸນຫະພູມສູງ (ສູງກວ່າ 600°C). ວິທີການນີ້ຊ່ວຍຄວບຄຸມການເຄື່ອນທີ່ຂອງ threads ທີ່ເກີດຈາກຄວາມບໍ່ກົງກັນຂອງ lattice. ການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຫຼັງການເຕີບໂຕທີ່ 800-900°C ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມໜາແໜ້ນຂອງ threads ລົງເຫຼືອປະມານ 10^7 cm^-2. ລັກສະນະການປະຕິບັດງານ: ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ PIN Ge/Si ທີ່ກ້າວໜ້າທີ່ສຸດສາມາດບັນລຸໄດ້: ການຕອບສະໜອງ, > 0.8A /W ທີ່ 1550 nm; ແບນວິດ, >60 GHz; ກະແສມືດ, <1 μA ທີ່ອະຄະຕິ -1 V.
ການເຊື່ອມໂຍງກັບແພລດຟອມອໍໂຕເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນ
ການເຊື່ອມໂຍງຂອງເຄື່ອງກວດຈັບແສງຄວາມໄວສູງດ້ວຍແພລດຟອມອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນເຮັດໃຫ້ສາມາດສົ່ງຮັບສັນຍານແສງ ແລະ ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ກ້າວໜ້າໄດ້. ວິທີການລວມສອງຢ່າງຫຼັກມີດັ່ງນີ້: ການເຊື່ອມໂຍງດ້ານໜ້າ (FEOL), ບ່ອນທີ່ເຄື່ອງກວດຈັບແສງ ແລະ ທຣານຊິດເຕີຖືກຜະລິດພ້ອມກັນຢູ່ເທິງຊັ້ນຊິລິກອນເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດປະມວນຜົນໄດ້ໃນອຸນຫະພູມສູງ, ແຕ່ໃຊ້ພື້ນທີ່ຊິບ. ການເຊື່ອມໂຍງດ້ານຫຼັງ (BEOL). ເຄື່ອງກວດຈັບແສງຖືກຜະລິດຢູ່ເທິງໂລຫະເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການແຊກແຊງກັບ CMOS, ແຕ່ຖືກຈຳກັດໃຫ້ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມການປະມວນຜົນທີ່ຕ່ຳກວ່າ.
ຮູບທີ 2: ການຕອບສະໜອງ ແລະ ແບນວິດຂອງເຄື່ອງກວດຈັບແສງ Ge/Si ຄວາມໄວສູງ
ແອັບພລິເຄຊັນສູນຂໍ້ມູນ
ເຄື່ອງກວດຈັບແສງຄວາມໄວສູງແມ່ນອົງປະກອບສຳຄັນໃນການເຊື່ອມຕໍ່ສູນຂໍ້ມູນລຸ້ນຕໍ່ໄປ. ການນຳໃຊ້ຫຼັກໆລວມມີ: ເຄື່ອງຮັບສົ່ງສັນຍານແບບແສງ: ອັດຕາ 100G, 400G ແລະສູງກວ່າ, ໂດຍໃຊ້ການປັບປ່ຽນ PAM-4;ເຄື່ອງກວດຈັບແສງແບນວິດສູງຕ້ອງມີ (>50 GHz).
ວົງຈອນປະສົມປະສານອອບໂຕອີເລັກໂທຣນິກທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນ: ການເຊື່ອມໂຍງແບບກ້ອນດຽວຂອງເຄື່ອງກວດຈັບກັບໂມດູເລດ ແລະ ອົງປະກອບອື່ນໆ; ເຄື່ອງຈັກອອບຕິກທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ ແລະ ກະທັດຮັດ.
ສະຖາປັດຕະຍະກຳແບບກະຈາຍ: ການເຊື່ອມຕໍ່ທາງແສງລະຫວ່າງການປະມວນຜົນແບບກະຈາຍ, ການເກັບຮັກສາ ແລະ ການເກັບຮັກສາ; ຂັບເຄື່ອນຄວາມຕ້ອງການສຳລັບເຄື່ອງກວດຈັບແສງທີ່ມີປະສິດທິພາບດ້ານພະລັງງານ ແລະ ມີແບນວິດສູງ.
ທັດສະນະໃນອະນາຄົດ
ອະນາຄົດຂອງເຄື່ອງກວດຈັບແສງຄວາມໄວສູງແບບອອບໂຕອີເລັກໂທຣນິກແບບປະສົມປະສານຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນແນວໂນ້ມດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
ອັດຕາຂໍ້ມູນທີ່ສູງຂຶ້ນ: ຂັບເຄື່ອນການພັດທະນາເຄື່ອງຮັບສົ່ງສັນຍານ 800G ແລະ 1.6T; ຕ້ອງມີເຄື່ອງກວດຈັບແສງທີ່ມີແບນວິດຫຼາຍກວ່າ 100 GHz.
ການເຊື່ອມໂຍງທີ່ດີຂຶ້ນ: ການເຊື່ອມໂຍງຊິບດຽວຂອງວັດສະດຸ III-V ແລະ ຊິລິກອນ; ເຕັກໂນໂລຊີການເຊື່ອມໂຍງ 3D ທີ່ກ້າວໜ້າ.
ວັດສະດຸໃໝ່: ການສຳຫຼວດວັດສະດຸສອງມິຕິ (ເຊັ່ນ: ກຣາຟີນ) ສຳລັບການກວດຈັບແສງທີ່ໄວທີ່ສຸດ; ໂລຫະປະສົມ Group IV ໃໝ່ ສຳລັບການຄຸ້ມຄອງຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ຂະຫຍາຍອອກ.
ແອັບພລິເຄຊັນທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂຶ້ນມາໃໝ່: LiDAR ແລະ ແອັບພລິເຄຊັນການຮັບຮູ້ອື່ນໆ ກຳລັງຊຸກຍູ້ການພັດທະນາຂອງ APD; ແອັບພລິເຄຊັນໂຟຕອນໄມໂຄເວຟທີ່ຕ້ອງການເຄື່ອງກວດຈັບໂຟໂຕທີ່ເປັນເສັ້ນຊື່ສູງ.
ເຄື່ອງກວດຈັບແສງຄວາມໄວສູງ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນເຄື່ອງກວດຈັບແສງ Ge ຫຼື Si, ໄດ້ກາຍເປັນຕົວຂັບເຄື່ອນຫຼັກຂອງອອບໂຕອີເລັກໂທຣນິກທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນ ແລະ ການສື່ສານທາງແສງລຸ້ນຕໍ່ໄປ. ຄວາມກ້າວໜ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນດ້ານວັດສະດຸ, ການອອກແບບອຸປະກອນ, ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີການເຊື່ອມໂຍງແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການແບນວິດທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງສູນຂໍ້ມູນ ແລະ ເຄືອຂ່າຍໂທລະຄົມມະນາຄົມໃນອະນາຄົດ. ໃນຂະນະທີ່ຂະແໜງການນີ້ສືບຕໍ່ພັດທະນາ, ພວກເຮົາສາມາດຄາດຫວັງວ່າຈະເຫັນເຄື່ອງກວດຈັບແສງທີ່ມີແບນວິດສູງຂຶ້ນ, ສຽງລົບກວນຕ່ຳລົງ, ແລະ ການເຊື່ອມໂຍງທີ່ລຽບງ່າຍກັບວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ໂຟໂຕນິກ.
ເວລາໂພສ: ມັງກອນ-20-2025