Ֆոտոնային ինտեգրալ շղթայի նյութական համակարգերի համեմատություն

Ֆոտոնային ինտեգրալ շղթայի նյութական համակարգերի համեմատություն
Նկար 1-ը ցույց է տալիս երկու նյութական համակարգերի համեմատությունը՝ ինդիումի ֆոսֆոր (InP) և սիլիցիում (Si): Ինդիումի հազվադեպությունը InP-ին դարձնում է ավելի թանկ նյութ, քան Si-ն։ Քանի որ սիլիցիումի վրա հիմնված սխեմաները ներառում են ավելի քիչ էպիտաքսիալ աճ, սիլիցիումի վրա հիմնված սխեմաների թողունակությունը սովորաբար ավելի բարձր է, քան InP սխեմաների: Սիլիցիումի վրա հիմնված սխեմաներում գերմանիում (Ge), որը սովորաբար օգտագործվում է միայնՖոտոդետեկտոր(լույսի դետեկտորներ), պահանջում է էպիտաքսիալ աճ, մինչդեռ InP համակարգերում նույնիսկ պասիվ ալիքատարները պետք է պատրաստվեն էպիտաքսիալ աճով։ Epitaxial աճը հակված է ունենալ ավելի բարձր արատ խտություն, քան մեկ բյուրեղյա աճը, օրինակ, բյուրեղյա ձուլակտորից: InP ալիքատարները բարձր բեկման ինդեքսով հակադրություն ունեն միայն լայնակի, մինչդեռ սիլիցիումի վրա հիմնված ալիքատարներն ունեն բարձր բեկման ինդեքսով հակադրություն ինչպես լայնակի, այնպես էլ երկայնական, ինչը թույլ է տալիս սիլիցիումի վրա հիմնված սարքերին հասնել ավելի փոքր ճկման շառավիղների և այլ ավելի կոմպակտ կառուցվածքների: InGaAsP-ն ուղիղ տիրույթ ունի, մինչդեռ Si-ն ու Ge-ն չունեն: Արդյունքում, InP նյութերի համակարգերը գերազանցում են լազերային արդյունավետության տեսանկյունից: InP համակարգերի ներքին օքսիդները այնքան կայուն և ամուր չեն, որքան Si-ի ներքին օքսիդները՝ սիլիցիումի երկօքսիդը (SiO2): Սիլիկոնն ավելի ամուր նյութ է, քան InP-ը, որը թույլ է տալիս օգտագործել ավելի մեծ վաֆլի չափսեր, այսինքն՝ 300 մմ-ից (շուտով կբարձրացվի մինչև 450 մմ)՝ համեմատած InP-ի 75 մմ-ի հետ: InPմոդուլյատորներսովորաբար կախված է քվանտային սահմանափակված Stark էֆեկտից, որը ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն է ջերմաստիճանի հետևանքով առաջացած ժապավենի եզրերի շարժման պատճառով: Ի հակադրություն, սիլիցիումի վրա հիմնված մոդուլյատորների ջերմաստիճանից կախվածությունը շատ փոքր է:

Սիլիկոնային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիան, ընդհանուր առմամբ, համարվում է հարմար միայն էժան, կարճ հեռահարության, մեծ ծավալով արտադրանքի համար (տարեկան ավելի քան 1 միլիոն կտոր): Դա պայմանավորված է նրանով, որ լայնորեն ընդունված է, որ դիմակի և զարգացման ծախսերը տարածելու համար պահանջվում է մեծ քանակությամբ վաֆլի հզորություն, և որսիլիկոնային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիաունի զգալի արդյունավետության թերություններ քաղաքից քաղաք տարածաշրջանային և երկարաժամկետ արտադրանքի կիրառություններում: Իրականում, սակայն, հակառակն է. Էժան, կարճ հեռահարության, բարձր եկամտաբեր կիրառություններում, ուղղահայաց խոռոչի մակերեսային արտանետող լազերային (VCSEL) ևուղղակի մոդուլացված լազեր (DML լազերուղղակիորեն մոդուլավորված լազերը հսկայական մրցակցային ճնշում է ստեղծում, և սիլիցիումի վրա հիմնված ֆոտոնային տեխնոլոգիայի թուլությունը, որը չի կարող հեշտությամբ ինտեգրել լազերները, դարձել է զգալի թերություն: Ի հակադրություն, մետրոյում, միջքաղաքային ծրագրերում, սիլիցիումի ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիայի և թվային ազդանշանի մշակման (DSP) հետ միասին ինտեգրելու նախընտրության պատճառով (որը հաճախ լինում է բարձր ջերմաստիճանի միջավայրերում), ավելի ձեռնտու է լազերային առանձնացնելը: Բացի այդ, համահունչ հայտնաբերման տեխնոլոգիան կարող է մեծ չափով լրացնել սիլիցիումի ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիայի թերությունները, օրինակ, այն խնդիրը, որ մութ հոսանքը շատ ավելի փոքր է, քան տեղական օսցիլատորի ֆոտոհոսանքը: Միևնույն ժամանակ, սխալ է նաև կարծելը, որ դիմակի և զարգացման ծախսերը ծածկելու համար անհրաժեշտ է վաֆլի մեծ հզորություն, քանի որ սիլիցիումի ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիան օգտագործում է հանգույցների չափսեր, որոնք շատ ավելի մեծ են, քան առավել առաջադեմ լրացուցիչ մետաղական օքսիդ կիսահաղորդիչները (CMOS): այնպես որ պահանջվող դիմակներն ու արտադրական փուլերը համեմատաբար էժան են: