Primerjava materialnih sistemov fotonskih integriranih vezij

Primerjava materialnih sistemov fotonskih integriranih vezij
Slika 1 prikazuje primerjavo dveh materialnih sistemov, indija fosforja (InP) in silicija (Si). Zaradi redkosti indija je InP dražji material kot Si. Ker vezja na osnovi silicija vključujejo manjšo epitaksialno rast, je izkoristek vezij na osnovi silicija običajno višji od izkoristka vezij InP. V vezjih na osnovi silicija je germanij (Ge), ki se običajno uporablja samo vFotodetektor(detektorji svetlobe), zahteva epitaksialno rast, medtem ko je treba v sistemih InP tudi pasivne valovode pripraviti z epitaksialno rastjo. Epitaksialna rast ima običajno večjo gostoto napak kot rast posameznega kristala, na primer iz kristalnega ingota. InP valovod ima visok kontrast lomnega količnika samo v prečni smeri, medtem ko ima valovod na osnovi silicija visok kontrast lomnega količnika v prečnem in vzdolžnem, kar napravam na osnovi silicija omogoča doseganje manjših upogibnih radijev in drugih bolj kompaktnih struktur. InGaAsP ima neposredno pasovno vrzel, Si in Ge pa ne. Posledično so materialni sistemi InP boljši v smislu laserske učinkovitosti. Intrinzični oksidi sistemov InP niso tako stabilni in robustni kot intrinzični oksidi Si, silicijevega dioksida (SiO2). Silicij je močnejši material od InP, kar omogoča uporabo večjih rezin, tj. od 300 mm (kmalu bo nadgrajeno na 450 mm) v primerjavi s 75 mm v InP. InPmodulatorjiso običajno odvisne od kvantno omejenega Starkovega učinka, ki je temperaturno občutljiv zaradi gibanja robov pasu, ki ga povzroča temperatura. Nasprotno pa je temperaturna odvisnost modulatorjev na osnovi silicija zelo majhna.

Tehnologija silicijeve fotonike se na splošno šteje za primerno samo za nizkocenovne izdelke kratkega dosega in velike količine (več kot 1 milijon kosov na leto). To je zato, ker je splošno sprejeto, da je za širjenje maske in razvojnih stroškov potrebna velika zmogljivost rezin in datehnologija silicijeve fotonikeima znatne slabše zmogljivosti pri regionalnih aplikacijah med mestomi in na dolgih razdaljah. V resnici pa je ravno nasprotno. Pri nizkocenovnih aplikacijah kratkega dosega z visokim izkoristkom laser z navpično votlino, ki oddaja površino (VCSEL) indirektno moduliran laser (DML laser) : neposredno moduliran laser predstavlja velik konkurenčni pritisk in šibkost fotonske tehnologije na osnovi silicija, ki ne more preprosto integrirati laserjev, je postala pomembna pomanjkljivost. Nasprotno pa je v metro aplikacijah na dolge razdalje zaradi prednostne integracije tehnologije silicijeve fotonike in digitalne obdelave signalov (DSP) skupaj (kar je pogosto v okoljih z visoko temperaturo) ugodneje ločiti laser. Poleg tega lahko tehnologija koherentne detekcije v veliki meri nadomesti pomanjkljivosti tehnologije silicijeve fotonike, kot je problem, da je temni tok veliko manjši od fototoka lokalnega oscilatorja. Hkrati je tudi napačno misliti, da je potrebna velika količina zmogljivosti rezin za kritje stroškov maske in razvoja, ker tehnologija silicijeve fotonike uporablja velikosti vozlišč, ki so veliko večje od najnaprednejših komplementarnih polprevodnikov iz kovinskega oksida (CMOS). zato so zahtevane maske in proizvodne serije relativno poceni.