Perbandingan sistem material sirkuit terpadu fotonik

Perbandingan sistem material sirkuit terpadu fotonik
Gambar 1 menunjukkan perbandingan dua sistem material, indium fosfor (InP) dan silikon (Si). Kelangkaan indium membuat InP menjadi material yang lebih mahal daripada Si. Karena sirkuit berbasis silikon melibatkan pertumbuhan epitaksial yang lebih sedikit, hasil produksi sirkuit berbasis silikon biasanya lebih tinggi daripada sirkuit InP. Pada sirkuit berbasis silikon, germanium (Ge), yang biasanya hanya digunakan dalamFotodetektor(detektor cahayaInGaAsP membutuhkan pertumbuhan epitaksial, sedangkan pada sistem InP, bahkan pandu gelombang pasif pun harus disiapkan dengan pertumbuhan epitaksial. Pertumbuhan epitaksial cenderung memiliki kepadatan cacat yang lebih tinggi daripada pertumbuhan kristal tunggal, seperti dari ingot kristal. Pandu gelombang InP memiliki kontras indeks bias yang tinggi hanya pada arah transversal, sedangkan pandu gelombang berbasis silikon memiliki kontras indeks bias yang tinggi baik pada arah transversal maupun longitudinal, yang memungkinkan perangkat berbasis silikon untuk mencapai radius pembengkokan yang lebih kecil dan struktur yang lebih kompak. InGaAsP memiliki celah pita langsung, sedangkan Si dan Ge tidak. Akibatnya, sistem material InP lebih unggul dalam hal efisiensi laser. Oksida intrinsik sistem InP tidak stabil dan kuat seperti oksida intrinsik Si, silikon dioksida (SiO2). Silikon adalah material yang lebih kuat daripada InP, memungkinkan penggunaan ukuran wafer yang lebih besar, yaitu dari 300 mm (segera ditingkatkan menjadi 450 mm) dibandingkan dengan 75 mm pada InP.modulatorBiasanya bergantung pada efek Stark terkurung kuantum, yang sensitif terhadap suhu karena pergeseran tepi pita yang disebabkan oleh suhu. Sebaliknya, ketergantungan suhu pada modulator berbasis silikon sangat kecil.

Teknologi fotonik silikon umumnya dianggap hanya cocok untuk produk berbiaya rendah, jarak pendek, dan volume tinggi (lebih dari 1 juta unit per tahun). Hal ini karena secara umum diterima bahwa kapasitas wafer yang besar diperlukan untuk menutupi biaya pembuatan masker dan pengembangan, dan bahwateknologi fotonik silikonmemiliki kelemahan kinerja yang signifikan dalam aplikasi produk regional antar kota dan jarak jauh. Namun, pada kenyataannya, justru sebaliknya. Dalam aplikasi berbiaya rendah, jarak pendek, dan hasil tinggi, laser pemancar permukaan rongga vertikal (VCSEL) danlaser termodulasi langsung (Laser DMLLaser yang dimodulasi secara langsung menimbulkan tekanan kompetitif yang sangat besar, dan kelemahan teknologi fotonik berbasis silikon yang tidak mudah mengintegrasikan laser telah menjadi kerugian yang signifikan. Sebaliknya, dalam aplikasi metro dan jarak jauh, karena preferensi untuk mengintegrasikan teknologi fotonik silikon dan pemrosesan sinyal digital (DSP) bersama-sama (yang sering kali berada di lingkungan suhu tinggi), lebih menguntungkan untuk memisahkan laser. Selain itu, teknologi deteksi koheren dapat menutupi kekurangan teknologi fotonik silikon hingga sebagian besar, seperti masalah bahwa arus gelap jauh lebih kecil daripada arus foto osilator lokal. Pada saat yang sama, juga salah untuk berpikir bahwa sejumlah besar kapasitas wafer diperlukan untuk menutupi biaya masker dan pengembangan, karena teknologi fotonik silikon menggunakan ukuran node yang jauh lebih besar daripada semikonduktor oksida logam komplementer (CMOS) tercanggih, sehingga masker dan proses produksi yang dibutuhkan relatif murah.