Сравнение на фотонни интегрални схеми с материали

Сравнение на фотонни интегрални схеми с материали
Фигура 1 показва сравнение на две материални системи, индий-фосфор (InP) и силиций (Si). Рядкостта на индия прави InP по-скъп материал от Si. Тъй като силициевите схеми изискват по-малък епитаксиален растеж, добивът на силициеви схеми обикновено е по-висок от този на InP схемите. В силициевите схеми, германий (Ge), който обикновено се използва само вФотодетектор(светлинни детектори), изисква епитаксиален растеж, докато в InP системите, дори пасивните вълноводи трябва да бъдат подготвени чрез епитаксиален растеж. Епитаксиалният растеж е склонен да има по-висока плътност на дефектите от растежа на монокристалите, например от кристален слитък. InP вълноводите имат висок контраст на показателя на пречупване само в напречна посока, докато силициевите вълноводи имат висок контраст на показателя на пречупване както в напречна, така и в надлъжна посока, което позволява на силициевите устройства да постигнат по-малки радиуси на огъване и други по-компактни структури. InGaAsP има директна забранена зона, докато Si и Ge нямат. В резултат на това, InP материалните системи са по-добри по отношение на лазерната ефективност. Вътрешните оксиди на InP системите не са толкова стабилни и здрави, колкото вътрешните оксиди на Si, силициевия диоксид (SiO2). Силицият е по-здрав материал от InP, което позволява използването на по-големи размери на пластините, т.е. от 300 mm (скоро ще бъде надграден до 450 mm) в сравнение със 75 mm в InP. InPмодулаториобикновено зависят от квантово ограничения ефект на Старк, който е температурно чувствителен поради движението на ръба на зоната, причинено от температурата. За разлика от това, температурната зависимост на силициевите модулатори е много малка.

Технологията на силициевата фотоника обикновено се счита за подходяща само за нискобюджетни, късообхватни и високосерийни продукти (повече от 1 милион броя годишно). Това е така, защото е широко прието, че е необходим голям капацитет за производство на пластини, за да се разпределят разходите за маски и разработка, и чесилициева фотонична технологияима значителни недостатъци в производителността при регионални и междуградски продуктови приложения. В действителност обаче е вярно обратното. При нискобюджетни, късообхватни и високопроизводителни приложения, вертикално-кубични повърхностно-емисионни лазери (VCSEL) идиректно модулиран лазер (DML лазер) : директно модулираният лазер представлява огромен конкурентен натиск, а слабостта на силициевата фотонна технология, която не може лесно да интегрира лазери, се е превърнала в значителен недостатък. За разлика от това, в метро приложенията на дълги разстояния, поради предпочитанието за интегриране на силициева фотонна технология и цифрова обработка на сигнали (DSP) заедно (което често се случва в среда с висока температура), е по-изгодно лазерът да се раздели. Освен това, технологията за кохерентно детектиране може до голяма степен да компенсира недостатъците на силициевата фотонна технология, като например проблема, че тъмният ток е много по-малък от фототока на локалния осцилатор. В същото време е погрешно да се смята, че е необходим голям капацитет на пластината, за да се покрият разходите за маска и разработка, тъй като силициевата фотонна технология използва размери на възлите, които са много по-големи от най-модерните комплементарни металоксидни полупроводници (CMOS), така че необходимите маски и производствени цикли са сравнително евтини.