Siliziumphotonik
Warum wird ein Aufbau verwendet, bei dem der Chip mit den optischen Bauelementen (PIC) und der Chip mit elektronischen Schaltungen wie Treibern und TIAs (EIC) getrennt gefertigt, gestapelt und miteinander verbunden werden?
- AWeil sich optische Bauelemente und schnelle Transistoren grundsätzlich nicht gemeinsam auf demselben Wafer herstellen lassen, nicht einmal ein einziges
- BWeil für beide jeweils der geeignete Fertigungsprozess gewählt werden kann und kurze Verbindungen die parasitäre Kapazität verringern, was höhere Geschwindigkeit und geringere Leistungsaufnahme ermöglicht
- CWeil die Leitungskapazität umso kleiner wird und Signale umso schneller übertragen werden, je weiter PIC und EIC voneinander entfernt sind
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Antwort: B. Weil für beide jeweils der geeignete Fertigungsprozess gewählt werden kann und kurze Verbindungen die parasitäre Kapazität verringern, was höhere Geschwindigkeit und geringere Leistungsaufnahme ermöglicht
Optische Bauelemente kommen mit Abmessungen von einigen hundert nm aus und lassen sich daher mit Prozessen vergleichsweise alter Generationen fertigen, während Treiber und TIAs, die mit einigen zehn GHz arbeiten, vorteilhafter in feinstrukturierten CMOS- oder SiGe-Prozessen mit schnellen Transistoren hergestellt werden. Fertigt man beide als getrennte Chips, kann für jeden der optimale Prozess gewählt werden. Stapelt man sie dann mit Mikrobumps oder Hybrid Bonding übereinander, werden die Verbindungen sehr kurz, parasitäre Kapazität und Induktivität sinken, was zu höherer Geschwindigkeit und geringerer Leistungsaufnahme führt. Es gibt auch bereits Produkte mit monolithischer Integration, bei der optische und elektronische Schaltungen auf demselben Chip gefertigt werden.