फोटोनिक इंटिग्रेटेड सर्किट मटेरियल सिस्टमची तुलना

फोटोनिक इंटिग्रेटेड सर्किट मटेरियल सिस्टमची तुलना
आकृती १ मध्ये इंडियम फॉस्फरस (InP) आणि सिलिकॉन (Si) या दोन मटेरियल सिस्टीमची तुलना दाखवली आहे. इंडियमची दुर्मिळता InP ला Si पेक्षा जास्त महाग बनवते. सिलिकॉन-आधारित सर्किट्समध्ये एपिटॅक्सियल वाढ कमी असल्याने, सिलिकॉन-आधारित सर्किट्सचे उत्पादन सामान्यतः InP सर्किट्सपेक्षा जास्त असते. सिलिकॉन-आधारित सर्किट्समध्ये, जर्मेनियम (Ge), जे सहसा फक्त वापरले जातेफोटोडिटेक्टर(प्रकाश शोधक) साठी एपिटॅक्सियल वाढ आवश्यक असते, तर InP सिस्टीममध्ये, अगदी पॅसिव्ह वेव्हगाईड्स देखील एपिटॅक्सियल वाढीद्वारे तयार केले पाहिजेत. एपिटॅक्सियल वाढीमध्ये सिंगल क्रिस्टल वाढीपेक्षा जास्त दोष घनता असते, जसे की क्रिस्टल इनगॉटमधून. InP वेव्हगाईड्समध्ये फक्त ट्रान्सव्हर्समध्ये उच्च अपवर्तक निर्देशांक कॉन्ट्रास्ट असतो, तर सिलिकॉन-आधारित वेव्हगाईड्समध्ये ट्रान्सव्हर्स आणि रेखांश दोन्हीमध्ये उच्च अपवर्तक निर्देशांक कॉन्ट्रास्ट असतो, ज्यामुळे सिलिकॉन-आधारित उपकरणांना लहान बेंडिंग रेडीआय आणि इतर अधिक कॉम्पॅक्ट स्ट्रक्चर्स प्राप्त करता येतात. InGaAsP मध्ये थेट बँड गॅप आहे, तर Si आणि Ge मध्ये नाही. परिणामी, InP मटेरियल सिस्टम लेसर कार्यक्षमतेच्या बाबतीत श्रेष्ठ आहेत. InP सिस्टीमचे इंटर्निक ऑक्साइड Si, सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO2) च्या इंटर्निक ऑक्साइड्सइतके स्थिर आणि मजबूत नाहीत. सिलिकॉन हे InP पेक्षा मजबूत मटेरियल आहे, ज्यामुळे मोठ्या वेफर आकारांचा वापर करता येतो, म्हणजेच InP मध्ये 75 मिमीच्या तुलनेत 300 मिमी (लवकरच 450 मिमी पर्यंत अपग्रेड केले जाईल). InPमॉड्युलेटरसामान्यतः क्वांटम-सीमित स्टार्क परिणामावर अवलंबून असते, जो तापमानामुळे बँड एज हालचालीमुळे तापमान-संवेदनशील असतो. याउलट, सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटरचे तापमान अवलंबित्व खूपच कमी असते.

सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञान सामान्यतः फक्त कमी किमतीच्या, कमी-श्रेणीच्या, उच्च-खंड उत्पादनांसाठी (दर वर्षी 1 दशलक्ष तुकड्यांपेक्षा जास्त) योग्य मानले जाते. कारण हे सर्वमान्य आहे की मास्क आणि विकास खर्च पसरविण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात वेफर क्षमतेची आवश्यकता असते आणि तेसिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञानशहर-ते-शहर प्रादेशिक आणि लांब पल्ल्याच्या उत्पादन अनुप्रयोगांमध्ये लक्षणीय कामगिरी तोटे आहेत. प्रत्यक्षात, तथापि, उलट सत्य आहे. कमी किमतीच्या, कमी-श्रेणीच्या, उच्च-उत्पन्न अनुप्रयोगांमध्ये, उभ्या पोकळी पृष्ठभाग-उत्सर्जक लेसर (VCSEL) आणिडायरेक्ट-मॉड्युलेटेड लेसर (डीएमएल लेसर) : थेट मॉड्युलेटेड लेसरमुळे मोठा स्पर्धात्मक दबाव निर्माण होतो आणि सिलिकॉन-आधारित फोटोनिक तंत्रज्ञानाची कमकुवतपणा जी लेसर सहजपणे एकत्रित करू शकत नाही ती एक महत्त्वपूर्ण तोटा बनली आहे. याउलट, मेट्रो, लांब-अंतराच्या अनुप्रयोगांमध्ये, सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञान आणि डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (DSP) एकत्र एकत्रित करण्याच्या पसंतीमुळे (जे बहुतेकदा उच्च तापमानाच्या वातावरणात असते), लेसर वेगळे करणे अधिक फायदेशीर आहे. याव्यतिरिक्त, सुसंगत शोध तंत्रज्ञान सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञानाच्या कमतरता मोठ्या प्रमाणात भरून काढू शकते, जसे की स्थानिक ऑसिलेटर फोटोकरंटपेक्षा गडद प्रवाह खूपच लहान आहे ही समस्या. त्याच वेळी, मास्क आणि विकास खर्च भागविण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात वेफर क्षमतेची आवश्यकता आहे असा विचार करणे देखील चुकीचे आहे, कारण सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञान सर्वात प्रगत पूरक धातू ऑक्साईड सेमीकंडक्टर (CMOS) पेक्षा खूप मोठे नोड आकार वापरते, म्हणून आवश्यक मास्क आणि उत्पादन धावा तुलनेने स्वस्त आहेत.