ஒளியியல் மின்னணு ஒருங்கிணைப்பு முறை

ஒளியியல் மின்னணுஒருங்கிணைப்பு முறை

ஒருங்கிணைப்புஒளியியல்மேலும், தகவல் செயலாக்க அமைப்புகளின் திறன்களை மேம்படுத்துவதில் மின்னணுவியல் ஒரு முக்கியப் படியாகும். இது வேகமான தரவுப் பரிமாற்ற விகிதங்கள், குறைந்த மின் நுகர்வு மற்றும் மிகவும் கச்சிதமான சாதன வடிவமைப்புகளைச் சாத்தியமாக்குவதோடு, அமைப்பு வடிவமைப்பிற்கான மிகப்பெரிய புதிய வாய்ப்புகளையும் திறக்கிறது. ஒருங்கிணைப்பு முறைகள் பொதுவாக இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன: ஒற்றைக்கல் ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் பல-சிப் ஒருங்கிணைப்பு.

ஒற்றைக்கல் ஒருங்கிணைப்பு
ஒற்றைக்கல் ஒருங்கிணைப்பு என்பது, பொதுவாக இணக்கமான பொருட்கள் மற்றும் செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தி, ஒளி மற்றும் மின்னணு கூறுகளை ஒரே அடித்தளத்தில் தயாரிப்பதை உள்ளடக்கியது. இந்த அணுகுமுறை, ஒரே சில்லுக்குள் ஒளிக்கும் மின்சாரத்திற்கும் இடையில் ஒரு தடையற்ற இடைமுகத்தை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துகிறது.
நன்மைகள்:
1. இடை இணைப்பு இழப்புகளைக் குறைத்தல்: ஃபோட்டான்களையும் மின்னணுக் கூறுகளையும் அருகருகே வைப்பது, சிப்பிற்கு வெளியேயான இணைப்புகளால் ஏற்படும் சமிக்ஞை இழப்புகளைக் குறைக்கிறது.
2. மேம்பட்ட செயல்திறன்: குறுகிய சமிக்ஞைப் பாதைகள் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட தாமதம் காரணமாக, இறுக்கமான ஒருங்கிணைப்பு வேகமான தரவுப் பரிமாற்ற வேகத்திற்கு வழிவகுக்கும்.
3. சிறிய அளவு: ஒற்றைக்கல் ஒருங்கிணைப்பு மிகவும் கச்சிதமான சாதனங்களை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது, இது தரவு மையங்கள் அல்லது கையடக்க சாதனங்கள் போன்ற இடவசதி குறைவாக உள்ள பயன்பாடுகளுக்கு குறிப்பாகப் பயனளிக்கிறது.
4. மின் நுகர்வைக் குறைத்தல்: தனித்தனி தொகுப்புகள் மற்றும் நீண்ட தூர இணைப்புகளின் தேவையை நீக்குவதன் மூலம், மின்சாரத் தேவைகளை கணிசமாகக் குறைக்கலாம்.
சவால்:
1) பொருட்களின் இணக்கத்தன்மை: உயர்தர எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் ஒளியியல் செயல்பாடுகள் ஆகிய இரண்டையும் ஆதரிக்கும் பொருட்களைக் கண்டறிவது சவாலானதாக இருக்கலாம், ஏனெனில் அவற்றுக்கு பெரும்பாலும் வெவ்வேறு பண்புகள் தேவைப்படுகின்றன.
2. செயல்முறை இணக்கத்தன்மை: மின்னணுவியல் மற்றும் ஃபோட்டான்களின் பல்வேறு உற்பத்தி செயல்முறைகளை, எந்தவொரு கூறுகளின் செயல்திறனையும் பாதிக்காமல் ஒரே தளத்தில் ஒருங்கிணைப்பது ஒரு சிக்கலான பணியாகும்.
4. சிக்கலான உற்பத்தி: மின்னணு மற்றும் ஒளிமின்னணு கட்டமைப்புகளுக்குத் தேவைப்படும் உயர் துல்லியம், உற்பத்தியின் சிக்கலையும் செலவையும் அதிகரிக்கிறது.

பல-சிப் ஒருங்கிணைப்பு
இந்த அணுகுமுறை ஒவ்வொரு செயல்பாட்டிற்கும் தேவையான பொருட்கள் மற்றும் செயல்முறைகளைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மையை அனுமதிக்கிறது. இந்த ஒருங்கிணைப்பில், மின்னணு மற்றும் ஒளியியல் கூறுகள் வெவ்வேறு செயல்முறைகளிலிருந்து பெறப்பட்டு, பின்னர் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டு ஒரு பொதுவான தொகுப்பு அல்லது அடித்தளத்தில் வைக்கப்படுகின்றன (படம் 1). இப்போது ஒளியியல்-மின்னணு சில்லுகளுக்கு இடையேயான பிணைப்பு முறைகளைப் பட்டியலிடுவோம். நேரடிப் பிணைப்பு: இந்த நுட்பம் இரண்டு சமதளப் பரப்புகளின் நேரடி இயற்பியல் தொடர்பு மற்றும் பிணைப்பை உள்ளடக்கியது. இது பொதுவாக மூலக்கூறு பிணைப்பு விசைகள், வெப்பம் மற்றும் அழுத்தம் ஆகியவற்றால் எளிதாக்கப்படுகிறது. இது எளிமை மற்றும் மிகக் குறைந்த இழப்பு இணைப்புகளின் நன்மையைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் துல்லியமாக சீரமைக்கப்பட்ட மற்றும் சுத்தமான பரப்புகள் தேவைப்படுகின்றன. ஃபைபர்/கிரேட்டிங் இணைப்பு: இந்தத் திட்டத்தில், ஃபைபர் அல்லது ஃபைபர் வரிசையானது ஒளியியல் சில்லின் விளிம்பு அல்லது மேற்பரப்புடன் சீரமைக்கப்பட்டு பிணைக்கப்படுகிறது. இது ஒளியை சில்லுக்கு உள்ளேயும் வெளியேயும் இணைக்க அனுமதிக்கிறது. கிரேட்டிங்கை செங்குத்து இணைப்புக்கும் பயன்படுத்தலாம், இது ஒளியியல் சில்லுக்கும் வெளிப்புற ஃபைபருக்கும் இடையில் ஒளி பரிமாற்றத்தின் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது. சிலிக்கான் வழித் துளைகள் (TSVகள்) மற்றும் மைக்ரோ-பம்புகள்: சிலிக்கான் வழித் துளைகள் என்பவை ஒரு சிலிக்கான் அடித்தளத்தின் வழியாகச் செல்லும் செங்குத்து இணைப்புகளாகும். இவை சில்லுகளை மூன்று பரிமாணங்களில் அடுக்க அனுமதிக்கின்றன. நுண்-குவிவுப் புள்ளிகளுடன் இணைந்து, அவை அடுக்கப்பட்ட கட்டமைப்புகளில் மின்னணு மற்றும் ஒளியியல் சில்லுகளுக்கு இடையில் மின் இணைப்புகளை அடைய உதவுகின்றன, இது உயர் அடர்த்தி ஒருங்கிணைப்புக்கு ஏற்றது. ஒளியியல் இடைநிலை அடுக்கு: ஒளியியல் இடைநிலை அடுக்கு என்பது சில்லுகளுக்கு இடையில் ஒளியியல் சமிக்ஞைகளை வழிநடத்துவதற்கான ஒரு இடைத்தரகராகச் செயல்படும் ஒளியியல் அலைவழிகளைக் கொண்ட ஒரு தனிப்பட்ட அடித்தளமாகும். இது துல்லியமான சீரமைப்பை அனுமதிக்கிறது, மேலும் கூடுதல் செயலற்றஒளியியல் கூறுகள்அதிகரித்த இணைப்பு நெகிழ்வுத்தன்மைக்காக ஒருங்கிணைக்கப்படலாம். கலப்பினப் பிணைப்பு: இந்த மேம்பட்ட பிணைப்புத் தொழில்நுட்பம், சில்லுகளுக்கு இடையில் அதிக அடர்த்தி கொண்ட மின் இணைப்புகளையும் உயர்தர ஒளியியல் இடைமுகங்களையும் அடைவதற்காக, நேரடிப் பிணைப்பு மற்றும் மைக்ரோ-பம்ப் தொழில்நுட்பத்தை ஒருங்கிணைக்கிறது. இது உயர் செயல்திறன் கொண்ட ஒளியியல்-மின்னணு இணை-ஒருங்கிணைப்பிற்கு குறிப்பாக நம்பிக்கைக்குரியதாக உள்ளது. சாலிடர் பம்ப் பிணைப்பு: ஃபிளிப் சிப் பிணைப்பைப் போலவே, மின் இணைப்புகளை உருவாக்க சாலிடர் பம்புகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், ஒளியியல்-மின்னணு ஒருங்கிணைப்பின் சூழலில், வெப்ப அழுத்தத்தால் ஃபோட்டானிக் கூறுகளுக்கு ஏற்படும் சேதத்தைத் தவிர்ப்பதற்கும் ஒளியியல் சீரமைப்பைப் பராமரிப்பதற்கும் சிறப்பு கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும்.

படம் 1: எலக்ட்ரான்/ஃபோட்டான் சில்லு-க்கு-சில்லு பிணைப்புத் திட்டம்

இந்த அணுகுமுறைகளின் நன்மைகள் குறிப்பிடத்தக்கவை: CMOS உலகம் மூரின் விதியில் ஏற்படும் மேம்பாடுகளைத் தொடர்ந்து பின்பற்றி வருவதால், ஒவ்வொரு தலைமுறை CMOS அல்லது Bi-CMOS-ஐயும் ஒரு மலிவான சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக் சிப்பில் விரைவாகப் பொருத்தி, ஃபோட்டானிக்ஸ் மற்றும் எலக்ட்ரானிக்ஸில் உள்ள சிறந்த செயல்முறைகளின் பலன்களைப் பெற முடியும். ஃபோட்டானிக்ஸுக்கு பொதுவாக மிகச் சிறிய கட்டமைப்புகளை (சுமார் 100 நானோமீட்டர் அளவிலான விசைகள் பொதுவானவை) உருவாக்கத் தேவையில்லை என்பதாலும், டிரான்சிஸ்டர்களுடன் ஒப்பிடும்போது சாதனங்கள் பெரியவை என்பதாலும், இறுதித் தயாரிப்புக்குத் தேவைப்படும் எந்தவொரு மேம்பட்ட எலக்ட்ரானிக்ஸிலிருந்தும் பிரிக்கப்பட்டு, ஒரு தனி செயல்முறையில் ஃபோட்டானிக் சாதனங்களைத் தயாரிக்க பொருளாதாரக் காரணங்கள் தூண்டும்.
நன்மைகள்:
1. நெகிழ்வுத்தன்மை: மின்னணு மற்றும் ஒளியியல் கூறுகளின் மிகச்சிறந்த செயல்திறனை அடைவதற்காக, வெவ்வேறு பொருட்களையும் செயல்முறைகளையும் தனித்தனியாகப் பயன்படுத்தலாம்.
2. செயல்முறை முதிர்ச்சி: ஒவ்வொரு பாகத்திற்கும் முதிர்ந்த உற்பத்தி செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்துவது, உற்பத்தியை எளிமையாக்கி செலவுகளைக் குறைக்கும்.
3. எளிதான மேம்படுத்தல் மற்றும் பராமரிப்பு: பாகங்களைப் பிரித்து வைப்பதால், முழு அமைப்பையும் பாதிக்காமல், தனிப்பட்ட பாகங்களை மிகவும் எளிதாக மாற்றவோ அல்லது மேம்படுத்தவோ முடிகிறது.
சவால்:
1. இடை இணைப்பு இழப்பு: சிப்பிற்கு வெளியேயான இணைப்பு கூடுதல் சமிக்ஞை இழப்பை ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் இதற்குச் சிக்கலான சீரமைப்பு நடைமுறைகள் தேவைப்படலாம்.
2. அதிகரித்த சிக்கலான தன்மை மற்றும் அளவு: தனித்தனி பாகங்களுக்குக் கூடுதல் பேக்கேஜிங் மற்றும் இடை இணைப்புகள் தேவைப்படுவதால், அவற்றின் அளவு பெரிதாகி, செலவும் அதிகரிக்கக்கூடும்.
3. அதிக மின் நுகர்வு: மோனோலிதிக் ஒருங்கிணைப்புடன் ஒப்பிடும்போது, ​​நீண்ட சிக்னல் பாதைகள் மற்றும் கூடுதல் பேக்கேஜிங் ஆகியவை மின் தேவைகளை அதிகரிக்கக்கூடும்.
முடிவுரை:
மோனோலிதிக் மற்றும் மல்டி-சிப் ஒருங்கிணைப்புக்கு இடையே தேர்ந்தெடுப்பது, செயல்திறன் இலக்குகள், அளவு கட்டுப்பாடுகள், செலவுக் கருத்தாய்வுகள் மற்றும் தொழில்நுட்ப முதிர்ச்சி உள்ளிட்ட பயன்பாடு சார்ந்த தேவைகளைப் பொறுத்தது. உற்பத்திச் சிக்கல்கள் இருந்தபோதிலும், தீவிரமான நுண்மயமாக்கல், குறைந்த மின் நுகர்வு மற்றும் அதிவேக தரவுப் பரிமாற்றம் தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு மோனோலிதிக் ஒருங்கிணைப்பு நன்மை பயக்கும். மாறாக, மல்டி-சிப் ஒருங்கிணைப்பு அதிக வடிவமைப்பு நெகிழ்வுத்தன்மையை வழங்குகிறது மற்றும் ஏற்கனவே உள்ள உற்பத்தித் திறன்களைப் பயன்படுத்துகிறது. இதனால், இறுக்கமான ஒருங்கிணைப்பின் நன்மைகளை விட இந்த காரணிகள் மேலோங்கும் பயன்பாடுகளுக்கு இது பொருத்தமானதாக அமைகிறது. ஆராய்ச்சி முன்னேறும்போது, ​​ஒவ்வொரு அணுகுமுறையுடனும் தொடர்புடைய சவால்களைக் குறைக்கும் அதே வேளையில், கணினி அமைப்பின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்காக, இரண்டு உத்திகளின் கூறுகளையும் இணைக்கும் கலப்பின அணுகுமுறைகளும் ஆராயப்பட்டு வருகின்றன.