ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મટિરિયલ સિસ્ટમ્સની સરખામણી

ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મટિરિયલ સિસ્ટમ્સની સરખામણી
આકૃતિ 1 બે સામગ્રી પ્રણાલીઓની સરખામણી બતાવે છે, ઇન્ડિયમ ફોસ્ફરસ (InP) અને સિલિકોન (Si). ઇન્ડિયમની વિરલતા InP ને Si કરતાં વધુ ખર્ચાળ સામગ્રી બનાવે છે. કારણ કે સિલિકોન-આધારિત સર્કિટ્સ ઓછી એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિનો સમાવેશ કરે છે, સિલિકોન-આધારિત સર્કિટની ઉપજ સામાન્ય રીતે InP સર્કિટ કરતા વધારે હોય છે. સિલિકોન-આધારિત સર્કિટમાં, જર્મેનિયમ (Ge), જે સામાન્ય રીતે માત્ર માં વપરાય છેફોટોડિટેક્ટર(પ્રકાશ ડિટેક્ટર), એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિની જરૂર છે, જ્યારે InP સિસ્ટમ્સમાં, નિષ્ક્રિય વેવગાઇડ્સ પણ એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ દ્વારા તૈયાર હોવા જોઈએ. એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિમાં એકલ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ કરતાં વધુ ખામી ઘનતા હોય છે, જેમ કે ક્રિસ્ટલ ઇન્ગોટમાંથી. InP વેવગાઇડ્સમાં માત્ર ટ્રાંસવર્સમાં ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કોન્ટ્રાસ્ટ હોય છે, જ્યારે સિલિકોન-આધારિત વેવગાઇડ્સમાં ટ્રાંસવર્સ અને લૉન્ગીટ્યુડિનલ બંનેમાં ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કોન્ટ્રાસ્ટ હોય છે, જે સિલિકોન-આધારિત ઉપકરણોને નાની બેન્ડિંગ રેડિઆઇ અને અન્ય વધુ કોમ્પેક્ટ સ્ટ્રક્ચર્સ પ્રાપ્ત કરવા માટે પરવાનગી આપે છે. InGaAsP માં સીધો બેન્ડ ગેપ છે, જ્યારે Si અને Ge પાસે નથી. પરિણામે, લેસર કાર્યક્ષમતાના સંદર્ભમાં InP સામગ્રી સિસ્ટમો શ્રેષ્ઠ છે. InP સિસ્ટમોના આંતરિક ઓક્સાઇડ્સ Si, સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ (SiO2) ના આંતરિક ઑક્સાઈડ્સ જેટલા સ્થિર અને મજબૂત નથી. સિલિકોન એ InP કરતાં વધુ મજબૂત સામગ્રી છે, જે InP માં 75 mmની સરખામણીમાં 300 mm (ટૂંક સમયમાં 450 mm સુધી અપગ્રેડ કરવામાં આવશે) થી મોટા વેફર સાઇઝનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. InPમોડ્યુલેટર્સસામાન્ય રીતે ક્વોન્ટમ-સીમિત સ્ટાર્ક અસર પર આધાર રાખે છે, જે તાપમાનને કારણે બેન્ડ એજની હિલચાલને કારણે તાપમાન-સંવેદનશીલ છે. તેનાથી વિપરીત, સિલિકોન-આધારિત મોડ્યુલેટર્સની તાપમાન અવલંબન ખૂબ ઓછી છે.

સિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેક્નોલોજી સામાન્ય રીતે માત્ર ઓછી કિંમતની, ટૂંકી-શ્રેણી, ઉચ્ચ-વોલ્યુમ ઉત્પાદનો (દર વર્ષે 1 મિલિયનથી વધુ ટુકડાઓ) માટે જ યોગ્ય માનવામાં આવે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે તે વ્યાપકપણે સ્વીકારવામાં આવે છે કે માસ્ક ફેલાવવા અને વિકાસ ખર્ચ માટે મોટી માત્રામાં વેફર ક્ષમતા જરૂરી છે, અને તેસિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેકનોલોજીશહેર-થી-શહેર પ્રાદેશિક અને લાંબા અંતરની પ્રોડક્ટ એપ્લિકેશન્સમાં નોંધપાત્ર પ્રદર્શન ગેરફાયદા છે. વાસ્તવમાં, જોકે, વિપરીત સાચું છે. ઓછા ખર્ચે, ટૂંકી-શ્રેણી, ઉચ્ચ ઉપજ આપતી એપ્લિકેશનમાં, વર્ટિકલ કેવિટી સરફેસ-એમિટિંગ લેસર (VCSEL) અનેડાયરેક્ટ મોડ્યુલેટેડ લેસર (DML લેસર) : સીધા મોડ્યુલેટેડ લેસર એક વિશાળ સ્પર્ધાત્મક દબાણ ઉભું કરે છે, અને સિલિકોન-આધારિત ફોટોનિક ટેક્નોલોજીની નબળાઈ જે લેસરોને સરળતાથી સંકલિત કરી શકતી નથી તે નોંધપાત્ર ગેરલાભ બની ગઈ છે. તેનાથી વિપરિત, મેટ્રો, લાંબા-અંતરની એપ્લિકેશનમાં, સિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેક્નોલોજી અને ડિજિટલ સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ (DSP) ને એકસાથે સંકલિત કરવાની પસંદગીને કારણે (જે મોટાભાગે ઉચ્ચ તાપમાનના વાતાવરણમાં હોય છે), લેસરને અલગ કરવું વધુ ફાયદાકારક છે. વધુમાં, સુસંગત ડિટેક્શન ટેક્નોલોજી સિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેક્નૉલૉજીની ખામીઓને મોટા પ્રમાણમાં પૂરી કરી શકે છે, જેમ કે સ્થાનિક ઑસિલેટર ફોટોક્યુરન્ટ કરતાં શ્યામ પ્રવાહ ઘણો નાનો હોય તેવી સમસ્યા. તે જ સમયે, એ વિચારવું પણ ખોટું છે કે માસ્ક અને વિકાસ ખર્ચને આવરી લેવા માટે મોટી માત્રામાં વેફર ક્ષમતાની જરૂર છે, કારણ કે સિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેક્નોલોજી નોડ કદનો ઉપયોગ કરે છે જે સૌથી અદ્યતન પૂરક મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર્સ (CMOS) કરતા ઘણા મોટા હોય છે. તેથી જરૂરી માસ્ક અને ઉત્પાદન રન પ્રમાણમાં સસ્તા છે.