광자 집적 회로 재료 시스템의 비교

광자 집적 회로 재료 시스템의 비교
그림 1은 인듐-인(InP)과 실리콘(Si)이라는 두 가지 재료 시스템을 비교한 것입니다. 인듐은 희소하기 때문에 InP는 Si보다 가격이 비쌉니다. 실리콘 기반 회로는 에피택셜 성장이 덜 필요하기 때문에 실리콘 기반 회로의 수율은 일반적으로 InP 회로보다 높습니다. 실리콘 기반 회로에서는 일반적으로광검출기(광 검출기), 에피택셜 성장이 필요한 반면, InP 시스템에서는 수동 도파관조차도 에피택셜 성장으로 제작해야 합니다. 에피택셜 성장은 결정 잉곳과 같은 단결정 성장보다 결함 밀도가 높은 경향이 있습니다. InP 도파관은 횡방향으로만 높은 굴절률 대비를 갖는 반면, 실리콘 기반 도파관은 횡방향과 종방향 모두에서 높은 굴절률 대비를 갖습니다. 따라서 실리콘 기반 소자는 더 작은 굽힘 반경과 더 컴팩트한 구조를 구현할 수 있습니다. InGaAsP는 직접적인 밴드갭을 갖는 반면, Si와 Ge는 그렇지 않습니다. 결과적으로 InP 재료 시스템은 레이저 효율 측면에서 우수합니다. InP 시스템의 고유 산화물은 Si의 고유 산화물인 이산화규소(SiO2)만큼 안정적이고 견고하지 않습니다. 실리콘은 InP보다 더 강한 재료이므로 더 큰 웨이퍼 크기, 즉 InP의 75mm에 비해 300mm(곧 450mm로 업그레이드될 예정)를 사용할 수 있습니다. InP변조기일반적으로 양자 구속 스타크 효과에 의존하는데, 이는 온도에 의해 발생하는 대역 경계 이동으로 인해 온도에 민감합니다. 이와 대조적으로 실리콘 기반 변조기의 온도 의존성은 매우 작습니다.

실리콘 포토닉스 기술은 일반적으로 저비용, 단거리, 대량 생산(연간 100만 개 이상) 제품에만 적합한 것으로 간주됩니다. 이는 마스크 및 개발 비용을 분산하기 위해 많은 웨이퍼 용량이 필요하다는 것이 널리 인정되고 있기 때문입니다.실리콘 광자공학 기술도시 간 지역 및 장거리 제품 응용 분야에서는 상당한 성능 저하가 있습니다. 그러나 실제로는 정반대입니다. 저비용, 단거리, 고수율 응용 분야에서는 수직 공동 표면 방출 레이저(VCSEL)와직접 변조 레이저 (DML 레이저) : 직접 변조 레이저는 엄청난 경쟁 압력을 가하고 있으며, 레이저를 쉽게 통합할 수 없는 실리콘 기반 광자 기술의 약점이 상당한 단점이 되었습니다. 반대로, 도시 및 장거리 응용 분야에서는 실리콘 광자 기술과 디지털 신호 처리(DSP)를 함께 통합하는 것을 선호하기 때문에(종종 고온 환경에서) 레이저를 분리하는 것이 더 유리합니다. 또한, 코히어런트 검출 기술은 암전류가 국부 발진기 광전류보다 훨씬 작다는 문제와 같은 실리콘 광자 기술의 단점을 상당 부분 보완할 수 있습니다. 동시에, 실리콘 광자 기술은 최첨단 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS)보다 훨씬 큰 노드 크기를 사용하기 때문에 마스크 및 개발 비용을 충당하기 위해 많은 양의 웨이퍼 용량이 필요하다고 생각하는 것도 잘못된 것입니다. 따라서 필요한 마스크와 생산 비용이 비교적 저렴합니다.