ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் ஒருங்கிணைப்பு முறை

ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஒருங்கிணைப்பு முறை

ஒருங்கிணைப்புஃபோட்டானிக்ஸ்மற்றும் மின்னணுவியல் என்பது தகவல் செயலாக்க அமைப்புகளின் திறன்களை மேம்படுத்துவதில் ஒரு முக்கிய படியாகும், இது வேகமான தரவு பரிமாற்ற விகிதங்களை செயல்படுத்துகிறது, குறைந்த மின் நுகர்வு மற்றும் மிகவும் சிறிய சாதன வடிவமைப்புகளை செயல்படுத்துகிறது மற்றும் கணினி வடிவமைப்பிற்கான மிகப்பெரிய புதிய வாய்ப்புகளைத் திறக்கிறது. ஒருங்கிணைப்பு முறைகள் பொதுவாக இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன: ஒற்றைக்கல் ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் பல-சிப் ஒருங்கிணைப்பு.

ஒற்றைக்கல் ஒருங்கிணைப்பு
மோனோலிதிக் ஒருங்கிணைப்பு என்பது ஃபோட்டானிக் மற்றும் மின்னணு கூறுகளை ஒரே அடி மூலக்கூறில் உற்பத்தி செய்வதை உள்ளடக்கியது, பொதுவாக இணக்கமான பொருட்கள் மற்றும் செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த அணுகுமுறை ஒரு சிப்பிற்குள் ஒளிக்கும் மின்சாரத்திற்கும் இடையில் ஒரு தடையற்ற இடைமுகத்தை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துகிறது.
நன்மைகள்:
1. இணைப்பு இழப்புகளைக் குறைத்தல்: ஃபோட்டான்கள் மற்றும் மின்னணு கூறுகளை அருகாமையில் வைப்பது ஆஃப்-சிப் இணைப்புகளுடன் தொடர்புடைய சமிக்ஞை இழப்புகளைக் குறைக்கிறது.
2, மேம்படுத்தப்பட்ட செயல்திறன்: குறுகிய சமிக்ஞை பாதைகள் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட தாமதம் காரணமாக இறுக்கமான ஒருங்கிணைப்பு வேகமான தரவு பரிமாற்ற வேகத்திற்கு வழிவகுக்கும்.
3, சிறிய அளவு: மோனோலிதிக் ஒருங்கிணைப்பு மிகவும் கச்சிதமான சாதனங்களை அனுமதிக்கிறது, இது தரவு மையங்கள் அல்லது கையடக்க சாதனங்கள் போன்ற இட-வரையறுக்கப்பட்ட பயன்பாடுகளுக்கு குறிப்பாக நன்மை பயக்கும்.
4, மின் நுகர்வைக் குறைத்தல்: தனித்தனி தொகுப்புகள் மற்றும் நீண்ட தூர இணைப்புகளுக்கான தேவையை நீக்குதல், இது மின் தேவைகளைக் கணிசமாகக் குறைக்கும்.
சவால்:
1) பொருள் இணக்கத்தன்மை: உயர்தர எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் ஃபோட்டானிக் செயல்பாடுகள் இரண்டையும் ஆதரிக்கும் பொருட்களைக் கண்டுபிடிப்பது சவாலானது, ஏனெனில் அவை பெரும்பாலும் வெவ்வேறு பண்புகளைக் கோருகின்றன.
2, செயல்முறை இணக்கத்தன்மை: எந்தவொரு கூறுகளின் செயல்திறனையும் குறைக்காமல் ஒரே அடி மூலக்கூறில் மின்னணுவியல் மற்றும் ஃபோட்டான்களின் மாறுபட்ட உற்பத்தி செயல்முறைகளை ஒருங்கிணைப்பது ஒரு சிக்கலான பணியாகும்.
4, சிக்கலான உற்பத்தி: மின்னணு மற்றும் ஃபோட்டோனோனிக் கட்டமைப்புகளுக்குத் தேவையான உயர் துல்லியம் உற்பத்தியின் சிக்கலான தன்மையையும் செலவையும் அதிகரிக்கிறது.

பல-சிப் ஒருங்கிணைப்பு
இந்த அணுகுமுறை ஒவ்வொரு செயல்பாட்டிற்கும் பொருட்கள் மற்றும் செயல்முறைகளைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மையை அனுமதிக்கிறது. இந்த ஒருங்கிணைப்பில், மின்னணு மற்றும் ஃபோட்டானிக் கூறுகள் வெவ்வேறு செயல்முறைகளிலிருந்து வருகின்றன, பின்னர் அவை ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டு ஒரு பொதுவான தொகுப்பு அல்லது அடி மூலக்கூறில் வைக்கப்படுகின்றன (படம் 1). இப்போது ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் சில்லுகளுக்கு இடையிலான பிணைப்பு முறைகளை பட்டியலிடுவோம். நேரடி பிணைப்பு: இந்த நுட்பம் இரண்டு பிளானர் மேற்பரப்புகளின் நேரடி உடல் தொடர்பு மற்றும் பிணைப்பை உள்ளடக்கியது, இது பொதுவாக மூலக்கூறு பிணைப்பு சக்திகள், வெப்பம் மற்றும் அழுத்தம் ஆகியவற்றால் எளிதாக்கப்படுகிறது. இது எளிமை மற்றும் மிகக் குறைந்த இழப்பு இணைப்புகளின் நன்மையைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் துல்லியமாக சீரமைக்கப்பட்ட மற்றும் சுத்தமான மேற்பரப்புகள் தேவை. ஃபைபர்/கிரேட்டிங் இணைப்பு: இந்த திட்டத்தில், ஃபைபர் அல்லது ஃபைபர் வரிசை சீரமைக்கப்பட்டு ஃபோட்டானிக் சிப்பின் விளிம்பு அல்லது மேற்பரப்பில் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, இது சிப்பிற்கு உள்ளேயும் வெளியேயும் ஒளியை இணைக்க அனுமதிக்கிறது. செங்குத்து இணைப்பிற்கும் கிராட்டிங்கைப் பயன்படுத்தலாம், இது ஃபோட்டானிக் சிப்பிற்கும் வெளிப்புற ஃபைபருக்கும் இடையில் ஒளி பரிமாற்றத்தின் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது. த்ரூ-சிலிக்கான் துளைகள் (TSVகள்) மற்றும் மைக்ரோ-பம்ப்கள்: த்ரூ-சிலிக்கான் துளைகள் என்பது ஒரு சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறு வழியாக செங்குத்து ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்படுகின்றன, இது சில்லுகளை முப்பரிமாணங்களில் அடுக்கி வைக்க அனுமதிக்கிறது. மைக்ரோ-குவிந்த புள்ளிகளுடன் இணைந்து, அவை அடுக்கப்பட்ட உள்ளமைவுகளில் மின்னணு மற்றும் ஃபோட்டானிக் சில்லுகளுக்கு இடையே மின் இணைப்புகளை அடைய உதவுகின்றன, இது அதிக அடர்த்தி ஒருங்கிணைப்புக்கு ஏற்றது. ஒளியியல் இடைநிலை அடுக்கு: ஒளியியல் இடைநிலை அடுக்கு என்பது ஒளியியல் அலை வழிகாட்டிகளைக் கொண்ட ஒரு தனி அடி மூலக்கூறு ஆகும், இது சில்லுகளுக்கு இடையில் ஒளியியல் சமிக்ஞைகளை வழிநடத்துவதற்கு ஒரு இடைத்தரகராக செயல்படுகிறது. இது துல்லியமான சீரமைப்பு மற்றும் கூடுதல் செயலற்ற தன்மையை அனுமதிக்கிறது.ஒளியியல் கூறுகள்அதிகரித்த இணைப்பு நெகிழ்வுத்தன்மைக்கு ஒருங்கிணைக்கப்படலாம். கலப்பின பிணைப்பு: இந்த மேம்பட்ட பிணைப்பு தொழில்நுட்பம் நேரடி பிணைப்பு மற்றும் மைக்ரோ-பம்ப் தொழில்நுட்பத்தை இணைத்து சில்லுகள் மற்றும் உயர்தர ஒளியியல் இடைமுகங்களுக்கு இடையில் உயர் அடர்த்தி மின் இணைப்புகளை அடைகிறது. இது குறிப்பாக உயர் செயல்திறன் கொண்ட ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் இணை ஒருங்கிணைப்புக்கு நம்பிக்கைக்குரியது. சாலிடர் பம்ப் பிணைப்பு: ஃபிளிப் சிப் பிணைப்பைப் போலவே, மின் இணைப்புகளை உருவாக்க சாலிடர் பம்ப்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் ஒருங்கிணைப்பின் சூழலில், வெப்ப அழுத்தத்தால் ஏற்படும் ஃபோட்டானிக் கூறுகளுக்கு சேதம் ஏற்படுவதைத் தவிர்ப்பதற்கும் ஒளியியல் சீரமைப்பைப் பராமரிப்பதற்கும் சிறப்பு கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும்.

படம் 1: : எலக்ட்ரான்/ஃபோட்டான் சிப்-டு-சிப் பிணைப்பு திட்டம்

இந்த அணுகுமுறைகளின் நன்மைகள் குறிப்பிடத்தக்கவை: CMOS உலகம் மூரின் விதியில் உள்ள மேம்பாடுகளைத் தொடர்ந்து பின்பற்றுவதால், ஒவ்வொரு தலைமுறை CMOS அல்லது Bi-CMOS ஐயும் மலிவான சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக் சிப்பில் விரைவாக மாற்றியமைக்க முடியும், இதனால் ஃபோட்டானிக்ஸ் மற்றும் மின்னணுவியலில் சிறந்த செயல்முறைகளின் பலன்களைப் பெறலாம். ஃபோட்டானிக்ஸுக்கு பொதுவாக மிகச் சிறிய கட்டமைப்புகளை உருவாக்க வேண்டிய அவசியமில்லை (சுமார் 100 நானோமீட்டர்களின் முக்கிய அளவுகள் பொதுவானவை) மற்றும் டிரான்சிஸ்டர்களுடன் ஒப்பிடும்போது சாதனங்கள் பெரியவை என்பதால், பொருளாதாரக் கருத்தில் ஃபோட்டானிக் சாதனங்களை இறுதி தயாரிப்புக்குத் தேவையான எந்தவொரு மேம்பட்ட மின்னணுவியலிலிருந்தும் தனித்தனியாக ஒரு தனி செயல்பாட்டில் தயாரிக்கத் தள்ளும்.
நன்மைகள்:
1, நெகிழ்வுத்தன்மை: மின்னணு மற்றும் ஃபோட்டானிக் கூறுகளின் சிறந்த செயல்திறனை அடைய வெவ்வேறு பொருட்கள் மற்றும் செயல்முறைகளை சுயாதீனமாகப் பயன்படுத்தலாம்.
2, செயல்முறை முதிர்ச்சி: ஒவ்வொரு கூறுக்கும் முதிர்ந்த உற்பத்தி செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்துவது உற்பத்தியை எளிதாக்கும் மற்றும் செலவுகளைக் குறைக்கும்.
3, எளிதான மேம்படுத்தல் மற்றும் பராமரிப்பு: கூறுகளைப் பிரிப்பது, முழு அமைப்பையும் பாதிக்காமல் தனிப்பட்ட கூறுகளை எளிதாக மாற்றவோ அல்லது மேம்படுத்தவோ அனுமதிக்கிறது.
சவால்:
1, இடை இணைப்பு இழப்பு: ஆஃப்-சிப் இணைப்பு கூடுதல் சமிக்ஞை இழப்பை அறிமுகப்படுத்துகிறது மற்றும் சிக்கலான சீரமைப்பு நடைமுறைகள் தேவைப்படலாம்.
2, அதிகரித்த சிக்கலான தன்மை மற்றும் அளவு: தனிப்பட்ட கூறுகளுக்கு கூடுதல் பேக்கேஜிங் மற்றும் இடை இணைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன, இதன் விளைவாக பெரிய அளவுகள் மற்றும் அதிக செலவுகள் ஏற்பட வாய்ப்புள்ளது.
3, அதிக மின் நுகர்வு: ஒற்றைக்கல் ஒருங்கிணைப்புடன் ஒப்பிடும்போது நீண்ட சமிக்ஞை பாதைகள் மற்றும் கூடுதல் பேக்கேஜிங் மின் தேவைகளை அதிகரிக்கக்கூடும்.
முடிவுரை:
மோனோலிதிக் மற்றும் மல்டி-சிப் ஒருங்கிணைப்புக்கு இடையே தேர்வு செய்வது, செயல்திறன் இலக்குகள், அளவு கட்டுப்பாடுகள், செலவு பரிசீலனைகள் மற்றும் தொழில்நுட்ப முதிர்ச்சி உள்ளிட்ட பயன்பாட்டு-குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பொறுத்தது. உற்பத்தி சிக்கலான தன்மை இருந்தபோதிலும், தீவிர மினியேச்சரைசேஷன், குறைந்த மின் நுகர்வு மற்றும் அதிவேக தரவு பரிமாற்றம் தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு மோனோலிதிக் ஒருங்கிணைப்பு சாதகமானது. அதற்கு பதிலாக, மல்டி-சிப் ஒருங்கிணைப்பு அதிக வடிவமைப்பு நெகிழ்வுத்தன்மையை வழங்குகிறது மற்றும் ஏற்கனவே உள்ள உற்பத்தி திறன்களைப் பயன்படுத்துகிறது, இது இந்த காரணிகள் இறுக்கமான ஒருங்கிணைப்பின் நன்மைகளை விட அதிகமாக இருக்கும் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது. ஆராய்ச்சி முன்னேறும்போது, ​​ஒவ்வொரு அணுகுமுறையுடனும் தொடர்புடைய சவால்களைத் தணிக்கும் அதே வேளையில், இரண்டு உத்திகளின் கூறுகளையும் இணைக்கும் கலப்பின அணுகுமுறைகளும் கணினி செயல்திறனை மேம்படுத்த ஆராயப்படுகின்றன.