ფოტონიკური ინტეგრირებული მიკროსქემის მატერიალური სისტემების შედარება

ფოტონიკური ინტეგრირებული მიკროსქემის მატერიალური სისტემების შედარება
სურათი 1 გვიჩვენებს ორი მატერიალური სისტემის, ინდიუმის ფოსფორის (InP) და სილიციუმის (Si) შედარებას. ინდიუმის იშვიათობა InP-ს უფრო ძვირადღირებულ მასალად აქცევს, ვიდრე Si. იმის გამო, რომ სილიკონზე დაფუძნებული სქემები მოიცავს ნაკლებ ეპიტაქსიალურ ზრდას, სილიკონზე დაფუძნებული სქემების გამოსავლიანობა ჩვეულებრივ უფრო მაღალია, ვიდრე InP სქემების. სილიკონზე დაფუძნებულ სქემებში, გერმანიუმი (Ge), რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება მხოლოდფოტოდეტექტორი(სინათლის დეტექტორები), საჭიროებს ეპიტაქსიურ ზრდას, ხოლო InP სისტემებში პასიური ტალღების გამტარებიც კი უნდა მომზადდეს ეპიტაქსიური ზრდის გზით. ეპიტაქსიურ ზრდას უფრო მაღალი დეფექტის სიმკვრივე აქვს, ვიდრე ერთკრისტალური ზრდა, მაგალითად, ბროლის ღეროდან. InP ტალღას აქვს მაღალი გარდატეხის ინდექსის კონტრასტი მხოლოდ განივი, ხოლო სილიკონზე დაფუძნებულ ტალღებს აქვს მაღალი გარდატეხის ინდექსის კონტრასტი როგორც განივი, ასევე გრძივი, რაც საშუალებას აძლევს სილიკონზე დაფუძნებულ მოწყობილობებს მიაღწიონ უფრო მცირე მოხრის რადიუსს და სხვა უფრო კომპაქტურ სტრუქტურებს. InGaAsP-ს აქვს პირდაპირი დიაპაზონი, ხოლო Si და Ge-ს არა. შედეგად, InP მატერიალური სისტემები უფრო მაღალია ლაზერული ეფექტურობის თვალსაზრისით. InP სისტემების შინაგანი ოქსიდები არ არის ისეთი სტაბილური და გამძლე, როგორც Si-ის, სილიციუმის დიოქსიდის (SiO2) შინაგანი ოქსიდები. სილიკონი უფრო ძლიერი მასალაა, ვიდრე InP, რომელიც იძლევა უფრო დიდი ზომის ვაფლის გამოყენების საშუალებას, ანუ 300 მმ-დან (მალე განახლდება 450 მმ-მდე) InP-ში 75 მმ-თან შედარებით. InPმოდულატორებიჩვეულებრივ დამოკიდებულია კვანტურ შემოფარგლულ სტარკის ეფექტზე, რომელიც ტემპერატურისადმი მგრძნობიარეა ტემპერატურით გამოწვეული ზოლის კიდეების მოძრაობის გამო. ამის საპირისპიროდ, სილიკონზე დაფუძნებული მოდულატორების ტემპერატურაზე დამოკიდებულება ძალიან მცირეა.

სილიკონის ფოტონიკის ტექნოლოგია ზოგადად მიჩნეულია შესაფერისი მხოლოდ დაბალი ფასის, მოკლე დიაპაზონის, მაღალი მოცულობის პროდუქტებისთვის (წელიწადში 1 მილიონზე მეტი ცალი). ეს იმიტომ ხდება, რომ საყოველთაოდ მიღებულია, რომ დიდი რაოდენობით ვაფლის ტევადობაა საჭირო ნიღბისა და განვითარების ხარჯების გასავრცელებლად, და რომსილიკონის ფოტონიკის ტექნოლოგიააქვს მნიშვნელოვანი უარყოფითი მხარეები ქალაქიდან ქალაქში რეგიონალურ და გრძელვადიან პროდუქტებში. სინამდვილეში კი პირიქითაა. იაფი, მოკლე დიაპაზონის, მაღალი გამოსავლიან აპლიკაციებში, ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერი (VCSEL) დაპირდაპირი მოდულირებული ლაზერი (DML ლაზერი): პირდაპირ მოდულირებული ლაზერი ქმნის უზარმაზარ კონკურენტულ წნევას და სილიკონზე დაფუძნებული ფოტონიკური ტექნოლოგიის სისუსტე, რომელიც ლაზერებს ადვილად ვერ აერთიანებს, მნიშვნელოვან მინუსად იქცა. ამის საპირისპიროდ, მეტროში, საქალაქთაშორისო აპლიკაციებში, სილიკონის ფოტონიკის ტექნოლოგიისა და ციფრული სიგნალის დამუშავების (DSP) ერთად ინტეგრაციის უპირატესობის გამო (რაც ხშირად მაღალი ტემპერატურის გარემოშია), უფრო ხელსაყრელია ლაზერის გამოყოფა. გარდა ამისა, თანმიმდევრული გამოვლენის ტექნოლოგიას შეუძლია დიდწილად შეავსოს სილიციუმის ფოტონიკის ტექნოლოგიის ნაკლოვანებები, როგორიცაა პრობლემა, რომ ბნელი დენი გაცილებით მცირეა, ვიდრე ადგილობრივი ოსცილატორის ფოტოდენი. ამავდროულად, ასევე არასწორია იმის მოსაზრება, რომ დიდი რაოდენობით ვაფლის სიმძლავრეა საჭირო ნიღბისა და განვითარების ხარჯების დასაფარად, რადგან სილიკონის ფოტონიკის ტექნოლოგია იყენებს კვანძების ზომებს, რომლებიც ბევრად აღემატება ყველაზე მოწინავე მეტალის ოქსიდის ნახევარგამტარებს (CMOS). ასე რომ, საჭირო ნიღბები და წარმოების სერიები შედარებით იაფია.