የኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ ውህደት ዘዴ

ኦፕቶኤሌክትሮኒክየመዋሃድ ዘዴ

ውህደትፎቶኒክስእና ኤሌክትሮኒክስ የመረጃ ማቀናበሪያ ስርዓቶችን አቅም ለማሻሻል፣ ፈጣን የውሂብ ማስተላለፍ ፍጥነትን ለማስቻል፣ የኃይል ፍጆታን ዝቅ ለማድረግ እና የበለጠ የታመቀ የመሣሪያ ዲዛይኖችን ለመፍጠር እና ለስርዓት ዲዛይን ትልቅ አዳዲስ እድሎችን ለመክፈት ቁልፍ እርምጃ ነው። የመዋሃድ ዘዴዎች በአጠቃላይ በሁለት ምድቦች ይከፈላሉ-ሞኖሊቲክ ውህደት እና ባለብዙ-ቺፕ ውህደት.

ሞኖሊቲክ ውህደት
ሞኖሊቲክ ውህደት የፎቶኒክ እና የኤሌክትሮኒካዊ አካላትን በተመሳሳዩ ንጥረ ነገር ላይ ማምረትን ያካትታል, ብዙውን ጊዜ ተኳሃኝ የሆኑ ቁሳቁሶችን እና ሂደቶችን ይጠቀማል. ይህ አካሄድ በብርሃን እና በኤሌክትሪክ መካከል በአንድ ቺፕ ውስጥ እንከን የለሽ መገናኛ መፍጠር ላይ ያተኩራል።
ጥቅሞቹ፡-
1. የግንኙነት ኪሳራዎችን መቀነስ፡- ፎቶን እና ኤሌክትሮኒካዊ ክፍሎችን በቅርበት ማስቀመጥ ከቺፕ ውጪ ባሉ ግንኙነቶች የሚደርሰውን የሲግናል ኪሳራ ይቀንሳል።
2, የተሻሻለ አፈጻጸም፡ ጥብቅ ውህደት በአጭር ሲግናል መንገዶች እና በመዘግየቱ ምክንያት ፈጣን የውሂብ ማስተላለፍ ፍጥነትን ያመጣል።
3, አነስተኛ መጠን: ሞኖሊቲክ ውህደት በጣም የታመቁ መሳሪያዎችን ይፈቅዳል, በተለይም በቦታ ላይ ለተወሰኑ አፕሊኬሽኖች ጠቃሚ ነው, ለምሳሌ የውሂብ ማእከሎች ወይም በእጅ የሚያዙ መሳሪያዎች.
4, የኃይል ፍጆታን ይቀንሱ: የተለያዩ ፓኬጆችን እና የረጅም ርቀት ግንኙነቶችን አስፈላጊነት ያስወግዱ, ይህም የኃይል ፍላጎቶችን በእጅጉ ይቀንሳል.
ፈተና፡
1) የቁሳቁስ ተኳኋኝነት፡- ሁለቱንም ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ኤሌክትሮኖች እና የፎቶኒክ ተግባራትን የሚደግፉ ቁሳቁሶችን ማግኘት ፈታኝ ሊሆን ይችላል ምክንያቱም ብዙ ጊዜ የተለያዩ ባህሪያትን ይፈልጋሉ።
2, የሂደት ተኳሃኝነት፡ የኤሌክትሮኒክስ እና የፎቶኖች የተለያዩ የማምረቻ ሂደቶች የአንድን አካል አፈጻጸም ሳያሳንሱ በአንድ ላይ ማቀናጀት ውስብስብ ስራ ነው።
4, ውስብስብ ማኑፋክቸሪንግ: ለኤሌክትሮኒካዊ እና ለፎቶኖኒክ መዋቅሮች የሚያስፈልገው ከፍተኛ ትክክለኛነት የማምረቻውን ውስብስብነት እና ዋጋ ይጨምራል.

ባለብዙ-ቺፕ ውህደት
ይህ አቀራረብ ለእያንዳንዱ ተግባር ቁሳቁሶችን እና ሂደቶችን ለመምረጥ የበለጠ ተለዋዋጭነትን ይፈቅዳል. በዚህ ውህደት ውስጥ የኤሌክትሮኒክስ እና የፎቶኒክ ክፍሎች ከተለያዩ ሂደቶች ይመጣሉ እና ከዚያም አንድ ላይ ተሰብስበው በጋራ ጥቅል ወይም ንጣፍ ላይ ይቀመጣሉ (ምስል 1). አሁን በኦፕቶኤሌክትሮኒክ ቺፕስ መካከል ያለውን የመተሳሰሪያ ዘዴዎችን እንዘርዝር። ቀጥተኛ ትስስር፡- ይህ ቴክኒክ የሁለት ፕላነር ንጣፎችን ቀጥተኛ አካላዊ ግንኙነት እና ትስስርን ያካትታል፣ አብዛኛውን ጊዜ በሞለኪውላዊ ትስስር ሃይሎች፣ ሙቀት እና ግፊት የሚመቻቹ። ቀላልነት እና በጣም ዝቅተኛ የኪሳራ ግንኙነቶች ጠቀሜታ አለው፣ ነገር ግን በትክክል የተስተካከሉ እና ንጹህ ወለሎችን ይፈልጋል። ፋይበር/ግራቲንግ ማጣመር፡ በዚህ እቅድ ውስጥ የፋይበር ወይም የፋይበር አደራደር ተስተካክሎ ከፎቶኒክ ቺፕ ጠርዝ ወይም ወለል ጋር ተያይዟል፣ ይህም ብርሃን ከቺፑ ውስጥ እና ውጪ እንዲጣመር ያስችላል። ፍርግርግ እንዲሁ በፎቶኒክ ቺፕ እና በውጫዊ ፋይበር መካከል ያለውን የብርሃን ማስተላለፍን ውጤታማነት በማሻሻል ለአቀባዊ ትስስር ሊያገለግል ይችላል። በሲሊኮን ቀዳዳዎች (TSVs) እና በማይክሮ-ጉብታዎች፡- በሲሊኮን ቀዳዳዎች በኩል በሲሊኮን ንጣፍ በኩል ቀጥ ያሉ ግንኙነቶች ናቸው ፣ ይህም ቺፖችን በሶስት ልኬቶች እንዲከመሩ ያስችላቸዋል ። ከማይክሮ-ኮንቬክስ ነጥቦች ጋር በማጣመር በኤሌክትሮኒካዊ እና በፎቶኒክ ቺፕስ መካከል በተደረደሩ ውቅሮች መካከል የኤሌክትሪክ ግንኙነቶችን ለማግኘት ይረዳሉ, ይህም ለከፍተኛ ውህደት ውህደት ተስማሚ ነው. የጨረር መሃከለኛ ንብርብር፡ የጨረር መካከለኛ ንብርብር በቺፕ መካከል የጨረር ምልክቶችን ለማዞር እንደ መካከለኛ ሆኖ የሚያገለግል የኦፕቲካል ሞገድ መመሪያዎችን የያዘ የተለየ ንጣፍ ነው። ትክክለኛ አሰላለፍ እና ተጨማሪ ተገብሮ እንዲኖር ያስችላልየጨረር አካላትለተጨማሪ የግንኙነት ተለዋዋጭነት ሊዋሃድ ይችላል። ድብልቅ ትስስር፡- ይህ የላቀ የመተሳሰሪያ ቴክኖሎጂ ቀጥተኛ ትስስር እና ማይክሮ-ባምፕ ቴክኖሎጂን በማጣመር በቺፕስ እና ከፍተኛ ጥራት ባለው የኦፕቲካል መገናኛዎች መካከል ከፍተኛ መጠን ያለው የኤሌክትሪክ ግንኙነት እንዲኖር ያደርጋል። በተለይም ከፍተኛ አፈፃፀም ላለው የኦፕቲካል ኤሌክትሪክ ውህደት ተስፋ ሰጪ ነው። የሽያጭ ብጥብጥ ትስስር፡ ልክ ከቺፕ ቦንድንግ ጋር ተመሳሳይ፣ የሽያጭ እብጠቶች የኤሌክትሪክ ግንኙነቶችን ለመፍጠር ያገለግላሉ። ይሁን እንጂ በኦፕቲካል ውህደት አውድ ውስጥ በሙቀት ጭንቀት ምክንያት የሚከሰተውን የፎቶኒክ ክፍሎችን እንዳይጎዳ እና የኦፕቲካል ቅንጅቶችን ለመጠበቅ ልዩ ትኩረት መስጠት አለበት.

ምስል 1፡- የኤሌክትሮን/ፎቶ ቺፕ-ወደ-ቺፕ ትስስር ዘዴ

የእነዚህ አካሄዶች ጥቅሞች ጉልህ ናቸው፡ የሲኤምኦኤስ አለም በሙር ህግ ማሻሻያዎችን መከተሉን እንደቀጠለ፣ እያንዳንዱን የCMOS ወይም Bi-CMOS ትውልድ ርካሽ በሆነ የሲሊኮን ፎቶኒክ ቺፕ ላይ በፍጥነት ማላመድ እና የምርጥ ሂደቶችን ጥቅም እያገኘ ነው። ፎቶኒክስ እና ኤሌክትሮኒክስ. ፎቶኒክስ በአጠቃላይ በጣም ትንሽ የሆኑ መዋቅሮችን መስራት አያስፈልገውም (የቁልፍ መጠኖች ወደ 100 ናኖሜትሮች የተለመዱ ናቸው) እና መሳሪያዎች ከትራንዚስተሮች ጋር ሲነፃፀሩ ትልቅ ስለሆኑ ኢኮኖሚያዊ ጉዳዮች የፎቶኒክ መሳሪያዎችን ከማንኛውም የላቀ አሠራር በተለየ ሂደት እንዲመረቱ ይገፋፋቸዋል. ለመጨረሻው ምርት ኤሌክትሮኒክስ ያስፈልጋል.
ጥቅሞቹ፡-
1, ተለዋዋጭነት፡ የኤሌክትሮኒካዊ እና የፎቶኒክ ክፍሎችን የተሻለ አፈፃፀም ለማግኘት የተለያዩ ቁሳቁሶችን እና ሂደቶችን በተናጥል መጠቀም ይቻላል።
2, የሂደት ብስለት፡- ለእያንዳንዱ አካል የበሰሉ የማኑፋክቸሪንግ ሂደቶችን መጠቀም ምርትን ለማቅለል እና ወጪን ለመቀነስ ያስችላል።
3, ቀላል ማሻሻያ እና ጥገና፡ የንጥረ ነገሮች መለያየት ግለሰባዊ አካላትን ሙሉ በሙሉ ሳይነካ በቀላሉ መተካት ወይም ማሻሻል ያስችላል።
ፈተና፡
1, የግንኙነት መጥፋት፡- ከቺፕ ውጪ ያለው ግንኙነት ተጨማሪ የሲግናል መጥፋትን ያስተዋውቃል እና ውስብስብ የአሰላለፍ ሂደቶችን ሊፈልግ ይችላል።
2, ውስብስብነት እና መጠን መጨመር፡- የነጠላ አካላት ተጨማሪ ማሸግ እና ትስስር ያስፈልጋቸዋል ይህም ትልቅ መጠኖች እና ከፍተኛ ወጪ ሊያስከትል ይችላል.
3, ከፍ ያለ የሃይል ፍጆታ፡ ረዘም ያለ የምልክት መንገዶች እና ተጨማሪ ማሸጊያዎች ከሞኖሊቲክ ውህደት ጋር ሲነፃፀሩ የኃይል ፍላጎቶችን ሊጨምሩ ይችላሉ።
ማጠቃለያ፡-
በሞኖሊቲክ እና በብዝሃ-ቺፕ ውህደት መካከል መምረጥ የሚወሰነው በመተግበሪያ-ተኮር መስፈርቶች፣ የአፈጻጸም ግቦችን፣ የመጠን ገደቦችን፣ የወጪ ግምትን እና የቴክኖሎጂ ብስለትን ጨምሮ። የአምራችነት ውስብስብነት ቢኖረውም, ሞኖሊቲክ ውህደት እጅግ በጣም ዝቅተኛ, ዝቅተኛ የኃይል ፍጆታ እና ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የውሂብ ማስተላለፍ ለሚፈልጉ መተግበሪያዎች ጠቃሚ ነው. በምትኩ፣ የብዝሃ-ቺፕ ውህደት የላቀ የንድፍ ተለዋዋጭነትን ይሰጣል እና ያሉትን የማምረት አቅሞችን ይጠቀማል፣ እነዚህ ነገሮች ጥብቅ ውህደት ከሚያስገኛቸው ጥቅሞች ለሚበልጡ መተግበሪያዎች ተስማሚ ያደርገዋል። ጥናቱ እየገፋ ሲሄድ፣ ከእያንዳንዱ አካሄድ ጋር ተያይዘው የሚመጡ ተግዳሮቶችን በመቅረፍ የሁለቱም ስትራቴጂዎች አካላትን የሚያጣምሩ ድብልቅ አቀራረቦችም የስርዓት አፈጻጸምን ለማመቻቸት እየተዳሰሱ ነው።