광자 집적 회로 재료 시스템 비교

광자 집적 회로 재료 시스템 비교
그림 1은 인듐인(InP)과 실리콘(Si)이라는 두 가지 재료 시스템을 비교한 것입니다. 인듐은 희소하기 때문에 InP는 Si보다 가격이 비쌉니다. 실리콘 기반 회로는 에피택셜 성장이 적게 필요하므로 일반적으로 InP 회로보다 수율이 높습니다. 실리콘 기반 회로에서는 게르마늄(Ge)이 주로 사용됩니다.광검출기(광 감지기InGaAsP는 에피택셜 성장이 필요하지만, InP 시스템에서는 수동 도파관조차도 에피택셜 성장으로 제작해야 합니다. 에피택셜 성장은 단결정 성장(예: 결정 잉곳으로부터의 성장)보다 결함 밀도가 높은 경향이 있습니다. InP 도파관은 횡방향으로만 높은 굴절률 대비를 나타내는 반면, 실리콘 기반 도파관은 횡방향과 종방향 모두에서 높은 굴절률 대비를 나타내므로 실리콘 기반 소자는 더 작은 굽힘 반경과 더 소형화된 구조를 구현할 수 있습니다. InGaAsP는 직접 밴드갭을 가지는 반면, Si와 Ge는 직접 밴드갭이 없습니다. 결과적으로 InP 소재 시스템은 레이저 효율 측면에서 우수합니다. InP 시스템의 고유 산화물은 Si의 고유 산화물인 이산화규소(SiO2)만큼 안정적이고 견고하지 않습니다. 실리콘은 InP보다 강도가 높은 소재이므로 InP의 75mm 웨이퍼 크기에 비해 300mm(곧 450mm로 업그레이드 예정)의 더 큰 웨이퍼 크기를 사용할 수 있습니다.변조기일반적으로 양자 제한 스타크 효과에 의존하는데, 이는 온도에 따른 밴드 에지 이동 때문에 온도에 민감합니다. 이와 대조적으로 실리콘 기반 변조기의 온도 의존성은 매우 작습니다.

실리콘 포토닉스 기술은 일반적으로 저비용, 단거리, 대량 생산(연간 100만 개 이상) 제품에만 적합하다고 여겨집니다. 이는 마스크 및 개발 비용을 분산시키기 위해 대규모 웨이퍼 생산 능력이 필요하다는 것이 널리 받아들여지고 있기 때문입니다.실리콘 포토닉스 기술도시 간 지역 및 장거리 제품 전송 애플리케이션에서 성능 면에서 상당한 불리함을 가지고 있습니다. 하지만 실제로는 정반대입니다. 저비용, 단거리, 고수율 애플리케이션에서는 수직 공진 표면 방출 레이저(VCSEL)가 유리합니다.직접 변조 레이저 (DML 레이저직접 변조 레이저는 엄청난 경쟁 압력을 가하고 있으며, 레이저를 쉽게 집적할 수 없는 실리콘 기반 포토닉스 기술의 약점은 중요한 단점으로 작용하고 있습니다. 반면, 지하철이나 장거리 통신 분야에서는 실리콘 포토닉스 기술과 디지털 신호 처리(DSP)를 통합하는 것이 선호되고(종종 고온 환경에서 사용됨), 레이저를 분리하는 것이 더 유리합니다. 또한, 코히런트 검출 기술은 실리콘 포토닉스 기술의 단점, 예를 들어 암전류가 국부 발진기 광전류보다 훨씬 작은 문제 등을 상당 부분 보완할 수 있습니다. 동시에, 마스크 및 개발 비용을 충당하기 위해 대규모 웨이퍼 생산 능력이 필요하다는 생각도 잘못된 것입니다. 실리콘 포토닉스 기술은 최첨단 CMOS(상보형 금속 산화물 반도체)보다 훨씬 큰 노드 크기를 사용하기 때문에 필요한 마스크와 생산 비용이 상대적으로 저렴합니다.