Ttoe lectronic એકીકરણ પદ્ધતિ

ટોઇલેક્ટ્રોવાહકએકીકરણ પદ્ધતિ

એકીકરણફોટોઅને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ એ માહિતી પ્રોસેસિંગ સિસ્ટમ્સની ક્ષમતાઓમાં સુધારો કરવા, ઝડપી ડેટા ટ્રાન્સફર દર, ઓછા વીજ વપરાશ અને વધુ કોમ્પેક્ટ ડિવાઇસ ડિઝાઇનને સક્ષમ કરવા અને સિસ્ટમ ડિઝાઇન માટે વિશાળ નવી તકો ખોલવા માટે એક મુખ્ય પગલું છે. એકીકરણ પદ્ધતિઓ સામાન્ય રીતે બે કેટેગરીમાં વહેંચવામાં આવે છે: મોનોલિથિક એકીકરણ અને મલ્ટિ-ચીપ એકીકરણ.

એકલતા
મોનોલિથિક એકીકરણમાં સમાન સબસ્ટ્રેટ પર ફોટોનિક અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે, સામાન્ય રીતે સુસંગત સામગ્રી અને પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરીને. આ અભિગમ એક જ ચિપમાં પ્રકાશ અને વીજળી વચ્ચે સીમલેસ ઇન્ટરફેસ બનાવવા પર કેન્દ્રિત છે.
ફાયદાઓ:
1. ઇન્ટરકનેક્શન નુકસાન ઘટાડે છે: નજીકમાં ફોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો મૂકવાથી -ફ-ચિપ કનેક્શન્સ સાથે સંકળાયેલ સિગ્નલ નુકસાનને ઘટાડે છે.
2, સુધારેલ કામગીરી: ટૂંકા સંકલન ટૂંકા સિગ્નલ પાથ અને ઘટાડેલા વિલંબને કારણે ઝડપી ડેટા ટ્રાન્સફર ગતિ તરફ દોરી શકે છે.
,, નાના કદ: મોનોલિથિક એકીકરણ ઉચ્ચ કોમ્પેક્ટ ઉપકરણોને મંજૂરી આપે છે, જે ખાસ કરીને સ્પેસ-મર્યાદિત એપ્લિકેશનો માટે ફાયદાકારક છે, જેમ કે ડેટા સેન્ટર્સ અથવા હેન્ડહેલ્ડ ડિવાઇસેસ.
,, વીજ વપરાશ ઘટાડે છે: અલગ પેકેજો અને લાંબા-અંતરના ઇન્ટરકનેક્ટ્સની જરૂરિયાતને દૂર કરો, જે પાવર આવશ્યકતાઓને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે.
પડકાર:
1) સામગ્રી સુસંગતતા: ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા ઇલેક્ટ્રોન અને ફોટોનિક કાર્યો બંનેને ટેકો આપતી સામગ્રી શોધવી પડકારજનક હોઈ શકે છે કારણ કે તેમને ઘણીવાર વિવિધ ગુણધર્મોની જરૂર હોય છે.
2, પ્રક્રિયા સુસંગતતા: કોઈપણ એક ઘટકના પ્રભાવને ઘટાડ્યા વિના સમાન સબસ્ટ્રેટ પર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ફોટોનની વિવિધ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓને એકીકૃત કરવી એ એક જટિલ કાર્ય છે.
,, જટિલ ઉત્પાદન: ઇલેક્ટ્રોનિક અને ફોટોનોનિક સ્ટ્રક્ચર્સ માટે જરૂરી ઉચ્ચ ચોકસાઇથી ઉત્પાદનની જટિલતા અને ખર્ચમાં વધારો થાય છે.

બહુ-ચીપ એકીકરણ
આ અભિગમ દરેક કાર્ય માટે સામગ્રી અને પ્રક્રિયાઓ પસંદ કરવામાં વધુ રાહત માટે પરવાનગી આપે છે. આ એકીકરણમાં, ઇલેક્ટ્રોનિક અને ફોટોનિક ઘટકો વિવિધ પ્રક્રિયાઓમાંથી આવે છે અને પછી એક સાથે એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે અને સામાન્ય પેકેજ અથવા સબસ્ટ્રેટ (આકૃતિ 1) પર મૂકવામાં આવે છે. હવે ચાલો to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ચિપ્સ વચ્ચેના બોન્ડિંગ મોડ્સની સૂચિ કરીએ. ડાયરેક્ટ બોન્ડિંગ: આ તકનીકમાં સીધા શારીરિક સંપર્ક અને બે પ્લાનર સપાટીઓનો બંધન શામેલ છે, સામાન્ય રીતે પરમાણુ બંધન દળો, ગરમી અને દબાણ દ્વારા સુવિધા આપવામાં આવે છે. તેમાં સરળતા અને સંભવિત ખૂબ ઓછા નુકસાનના જોડાણોનો ફાયદો છે, પરંતુ ચોક્કસપણે ગોઠવાયેલ અને સ્વચ્છ સપાટીની જરૂર છે. ફાઇબર/ગ્રેટિંગ કપ્લિંગ: આ યોજનામાં, ફાઇબર અથવા ફાઇબર એરે ફોટોનિક ચિપની ધાર અથવા સપાટી સાથે ગોઠવાયેલ અને બંધાયેલ છે, જેનાથી પ્રકાશને ચિપની અંદર અને બહાર જોડવામાં આવે છે. જાળીવાળું ઉપયોગ ical ભી કપ્લિંગ માટે પણ થઈ શકે છે, ફોટોનિક ચિપ અને બાહ્ય ફાઇબર વચ્ચે પ્રકાશના પ્રસારણની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે. થ્રો-સિલિકોન છિદ્રો (ટીએસવી) અને માઇક્રો-બમ્પ્સ: થ્રો-સિલિકોન છિદ્રો સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ દ્વારા ical ભી ઇન્ટરકનેક્ટ્સ છે, જે ચિપ્સને ત્રણ પરિમાણોમાં સ્ટ ack ક કરવાની મંજૂરી આપે છે. માઇક્રો-કન્વેક્સ પોઇન્ટ્સ સાથે સંયુક્ત, તેઓ સ્ટેક્ડ ગોઠવણીમાં ઇલેક્ટ્રોનિક અને ફોટોનિક ચિપ્સ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રિકલ કનેક્શન્સ પ્રાપ્ત કરવામાં મદદ કરે છે, જે ઉચ્ચ-ઘનતા એકીકરણ માટે યોગ્ય છે. Ical પ્ટિકલ મધ્યસ્થી સ્તર: ઓપ્ટિકલ મધ્યસ્થી સ્તર એ એક અલગ સબસ્ટ્રેટ છે જેમાં ical પ્ટિકલ વેવગાઇડ્સ છે જે ચિપ્સ વચ્ચેના opt પ્ટિકલ સંકેતોને રૂટ કરવા માટે મધ્યસ્થી તરીકે સેવા આપે છે. તે ચોક્કસ ગોઠવણી અને વધારાના નિષ્ક્રિયને મંજૂરી આપે છેઘટકોવધેલા જોડાણની રાહત માટે એકીકૃત કરી શકાય છે. હાઇબ્રિડ બોન્ડિંગ: આ અદ્યતન બોન્ડિંગ તકનીક ચિપ્સ અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા opt પ્ટિકલ ઇન્ટરફેસો વચ્ચે ઉચ્ચ-ઘનતાવાળા વિદ્યુત જોડાણો પ્રાપ્ત કરવા માટે સીધા બોન્ડિંગ અને માઇક્રો-બમ્પ તકનીકને જોડે છે. તે ખાસ કરીને ઉચ્ચ પ્રદર્શન to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક સહ-એકીકરણ માટે આશાસ્પદ છે. સોલ્ડર બમ્પ બોન્ડિંગ: ફ્લિપ ચિપ બોન્ડિંગ જેવું જ, સોલ્ડર બમ્પ્સનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિકલ કનેક્શન્સ બનાવવા માટે થાય છે. જો કે, to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક એકીકરણના સંદર્ભમાં, થર્મલ તાણ અને opt પ્ટિકલ ગોઠવણીને કારણે ફોટોનિક ઘટકોને નુકસાન ટાળવા માટે વિશેષ ધ્યાન આપવું આવશ્યક છે.

આકૃતિ 1 :: ઇલેક્ટ્રોન/ફોટોન ચિપ-ટુ-ચિપ બોન્ડિંગ યોજના

આ અભિગમોના ફાયદાઓ નોંધપાત્ર છે: સીએમઓએસ વિશ્વ મૂરના કાયદામાં સુધારણાને અનુસરવાનું ચાલુ રાખે છે, તેથી ફોટોનિક્સ અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયાઓના ફાયદાઓ, સીએમઓ અથવા દ્વિ-સીએમઓની દરેક પે generation ીને ઝડપથી સીએમઓએસ અથવા બીઆઈ-સીએમઓએસને અનુકૂળ બનાવવાનું શક્ય બનશે. કારણ કે ફોટોનિક્સમાં સામાન્ય રીતે ખૂબ નાના માળખાંના બનાવટની જરૂર હોતી નથી (લગભગ 100 નેનોમીટરના મુખ્ય કદ લાક્ષણિક હોય છે) અને ટ્રાંઝિસ્ટરની તુલનામાં ઉપકરણો મોટા હોય છે, આર્થિક વિચારણા, ફોટોનિક ઉપકરણોને અલગ પ્રક્રિયામાં ઉત્પાદિત કરવા દબાણ કરશે, અંતિમ ઉત્પાદન માટે જરૂરી કોઈપણ અદ્યતન ઇલેક્ટ્રોનિક્સથી અલગ.
ફાયદાઓ:
1, સુગમતા: ઇલેક્ટ્રોનિક અને ફોટોનિક ઘટકોના શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શનને પ્રાપ્ત કરવા માટે વિવિધ સામગ્રી અને પ્રક્રિયાઓનો સ્વતંત્ર રીતે ઉપયોગ કરી શકાય છે.
2, પ્રક્રિયા પરિપક્વતા: દરેક ઘટક માટે પરિપક્વ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ ઉત્પાદનને સરળ બનાવી શકે છે અને ખર્ચ ઘટાડી શકે છે.
,, સરળ અપગ્રેડ અને જાળવણી: ઘટકોનું વિભાજન વ્યક્તિગત ઘટકોને સમગ્ર સિસ્ટમને અસર કર્યા વિના વધુ સરળતાથી બદલવા અથવા અપગ્રેડ કરવાની મંજૂરી આપે છે.
પડકાર:
1, ઇન્ટરકનેક્શન લોસ: -ફ-ચિપ કનેક્શન વધારાના સિગ્નલ નુકસાનનો પરિચય આપે છે અને તેને જટિલ ગોઠવણી પ્રક્રિયાઓની જરૂર પડી શકે છે.
2, વધેલી જટિલતા અને કદ: વ્યક્તિગત ઘટકોમાં વધારાના પેકેજિંગ અને ઇન્ટરકનેક્શનની જરૂર પડે છે, પરિણામે મોટા કદ અને સંભવિત costs ંચા ખર્ચ થાય છે.
3, ઉચ્ચ વીજ વપરાશ: મોનોલિથિક એકીકરણની તુલનામાં લાંબા સમય સુધી સિગ્નલ પાથ અને વધારાના પેકેજિંગ પાવર આવશ્યકતાઓમાં વધારો કરી શકે છે.
નિષ્કર્ષ:
મોનોલિથિક અને મલ્ટિ-ચિપ એકીકરણ વચ્ચે પસંદગી એપ્લિકેશન-વિશિષ્ટ આવશ્યકતાઓ પર આધારિત છે, જેમાં કામગીરીના લક્ષ્યો, કદના અવરોધ, ખર્ચની વિચારણા અને તકનીકી પરિપક્વતાનો સમાવેશ થાય છે. ઉત્પાદન જટિલતા હોવા છતાં, મોનોલિથિક એકીકરણ એ એપ્લિકેશનો માટે ફાયદાકારક છે જેને આત્યંતિક લઘુચિત્રકરણ, ઓછા વીજ વપરાશ અને હાઇ-સ્પીડ ડેટા ટ્રાન્સમિશનની જરૂર હોય છે. તેના બદલે, મલ્ટિ-ચિપ એકીકરણ વધુ ડિઝાઇન સુગમતા પ્રદાન કરે છે અને હાલની ઉત્પાદન ક્ષમતાઓનો ઉપયોગ કરે છે, તે એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય બનાવે છે જ્યાં આ પરિબળો કડક એકીકરણના ફાયદાઓને વટાવે છે. જેમ જેમ સંશોધન પ્રગતિ કરે છે, બંને વ્યૂહરચનાના તત્વોને જોડતા વર્ણસંકર અભિગમો પણ સિસ્ટમ પ્રભાવને optim પ્ટિમાઇઝ કરવા માટે શોધવામાં આવી રહ્યા છે જ્યારે દરેક અભિગમ સાથે સંકળાયેલા પડકારોને ઘટાડતા હોય છે.