ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મટિરિયલ સિસ્ટમ્સની સરખામણી

ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મટિરિયલ સિસ્ટમ્સની સરખામણી
આકૃતિ 1 બે મટીરીયલ સિસ્ટમ્સ, ઇન્ડિયમ ફોસ્ફરસ (InP) અને સિલિકોન (Si) ની સરખામણી દર્શાવે છે. ઇન્ડિયમની દુર્લભતા InP ને Si કરતા વધુ મોંઘી સામગ્રી બનાવે છે. કારણ કે સિલિકોન-આધારિત સર્કિટમાં એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ ઓછી હોય છે, સિલિકોન-આધારિત સર્કિટની ઉપજ સામાન્ય રીતે InP સર્કિટ કરતા વધારે હોય છે. સિલિકોન-આધારિત સર્કિટમાં, જર્મેનિયમ (Ge), જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ફક્તફોટોડિટેક્ટર(લાઇટ ડિટેક્ટર), ને એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિની જરૂર પડે છે, જ્યારે InP સિસ્ટમોમાં, નિષ્ક્રિય વેવગાઇડ્સ પણ એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ દ્વારા તૈયાર કરવા આવશ્યક છે. એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિમાં સિંગલ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ કરતાં વધુ ખામી ઘનતા હોય છે, જેમ કે ક્રિસ્ટલ ઇન્ગોટમાંથી. InP વેવગાઇડ્સમાં ફક્ત ટ્રાંસવર્સ અને રેખાંશ બંનેમાં ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કોન્ટ્રાસ્ટ હોય છે, જ્યારે સિલિકોન-આધારિત વેવગાઇડ્સમાં ટ્રાંસવર્સ અને રેખાંશ બંનેમાં ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કોન્ટ્રાસ્ટ હોય છે, જે સિલિકોન-આધારિત ઉપકરણોને નાના બેન્ડિંગ રેડીઆઈ અને અન્ય વધુ કોમ્પેક્ટ સ્ટ્રક્ચર્સ પ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે. InGaAsP માં ડાયરેક્ટ બેન્ડ ગેપ છે, જ્યારે Si અને Ge માં નથી. પરિણામે, InP મટીરીયલ સિસ્ટમ્સ લેસર કાર્યક્ષમતાની દ્રષ્ટિએ શ્રેષ્ઠ છે. InP સિસ્ટમ્સના આંતરિક ઓક્સાઇડ્સ Si, સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ (SiO2) ના આંતરિક ઓક્સાઇડ્સ જેટલા સ્થિર અને મજબૂત નથી. સિલિકોન InP કરતાં વધુ મજબૂત સામગ્રી છે, જે મોટા વેફર કદનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે, એટલે કે 300 mm (ટૂંક સમયમાં 450 mm સુધી અપગ્રેડ કરવામાં આવશે) થી InP માં 75 mm ની તુલનામાં. InPમોડ્યુલેટરસામાન્ય રીતે ક્વોન્ટમ-સીમિત સ્ટાર્ક અસર પર આધાર રાખે છે, જે તાપમાનને કારણે બેન્ડ એજ હિલચાલને કારણે તાપમાન-સંવેદનશીલ હોય છે. તેનાથી વિપરીત, સિલિકોન-આધારિત મોડ્યુલેટરની તાપમાન અવલંબન ખૂબ ઓછી છે.

સિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેકનોલોજી સામાન્ય રીતે ફક્ત ઓછી કિંમતના, ટૂંકા ગાળાના, ઉચ્ચ-વોલ્યુમ ઉત્પાદનો (દર વર્ષે 1 મિલિયનથી વધુ ટુકડાઓ) માટે યોગ્ય માનવામાં આવે છે. આનું કારણ એ છે કે તે વ્યાપકપણે સ્વીકારવામાં આવે છે કે માસ્ક અને વિકાસ ખર્ચ ફેલાવવા માટે મોટી માત્રામાં વેફર ક્ષમતા જરૂરી છે, અને તેસિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેકનોલોજીશહેર-થી-શહેર પ્રાદેશિક અને લાંબા-અંતરના ઉત્પાદન કાર્યક્રમોમાં નોંધપાત્ર કામગીરી ગેરફાયદા છે. જોકે, વાસ્તવમાં, વિપરીત સાચું છે. ઓછી કિંમતના, ટૂંકા-અંતરના, ઉચ્ચ-ઉપજવાળા કાર્યક્રમોમાં, વર્ટિકલ કેવિટી સરફેસ-એમિટિંગ લેસર (VCSEL) અનેડાયરેક્ટ-મોડ્યુલેટેડ લેસર (ડીએમએલ લેસર) : ડાયરેક્ટ મોડ્યુલેટેડ લેસર એક વિશાળ સ્પર્ધાત્મક દબાણ ઉભું કરે છે, અને સિલિકોન-આધારિત ફોટોનિક ટેકનોલોજીની નબળાઈ જે સરળતાથી લેસરોને એકીકૃત કરી શકતી નથી તે એક નોંધપાત્ર ગેરલાભ બની ગઈ છે. તેનાથી વિપરીત, મેટ્રો, લાંબા-અંતરના કાર્યક્રમોમાં, સિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેકનોલોજી અને ડિજિટલ સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ (DSP) ને એકસાથે એકીકૃત કરવાની પસંદગીને કારણે (જે ઘણીવાર ઉચ્ચ તાપમાન વાતાવરણમાં હોય છે), લેસરને અલગ કરવું વધુ ફાયદાકારક છે. વધુમાં, સુસંગત શોધ ટેકનોલોજી સિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેકનોલોજીની ખામીઓને મોટા પ્રમાણમાં પૂરી કરી શકે છે, જેમ કે સમસ્યા કે ડાર્ક કરંટ સ્થાનિક ઓસિલેટર ફોટોકરંટ કરતા ઘણો નાનો છે. તે જ સમયે, એવું વિચારવું પણ ખોટું છે કે માસ્ક અને વિકાસ ખર્ચને આવરી લેવા માટે મોટી માત્રામાં વેફર ક્ષમતાની જરૂર છે, કારણ કે સિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેકનોલોજી નોડ કદનો ઉપયોગ કરે છે જે સૌથી અદ્યતન પૂરક મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર (CMOS) કરતા ઘણા મોટા હોય છે, તેથી જરૂરી માસ્ક અને ઉત્પાદન રન પ્રમાણમાં સસ્તા હોય છે.