Integración de la fotónica con la nanoelectrónica de silicio para la próxima generación de sistemas en un chip

Área de la Ciencia:

• Integración fotónica y nanoelectrónica.
• La fotónica de silicio y la tecnología de semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS).

Sus antecedentes:

• Las nanotecnologías de silicio actuales se enfrentan a limitaciones en la integración de funciones fotónicas debido a los sustratos de silicio a granel.
• Las demandas futuras requieren el aprovechamiento de la física complementaria de las tecnologías electrónicas y fotónicas a través de soluciones integradas.

Objetivo del estudio:

• Para introducir la fotónica en los chips CMOS de silicio a granel.
• Desarrollar transceptores ópticos de alta velocidad para interconexiones ópticas de alto ancho de banda.

Principales métodos:

• Se deposita una capa de silicio policristalino en las islas de óxido de silicio junto a los transistores dentro de un proceso CMOS masivo de transistores de 65 nanómetros.
• Guías de ondas ópticas fabricadas, resonadores, moduladores ópticos y fotodetectores de avalanchas en esta capa.
• Integró la plataforma fotónica dentro de una fundición microelectrónica de obleas de 300 milímetros de diámetro.

Principales resultados:

• Realizó con éxito guías de onda ópticas, resonadores, moduladores ópticos de alta velocidad y fotodetectores de avalanchas.
• Transceptores ópticos integrados de alta velocidad que funcionan a diez gigabits por segundo.
• Se ha demostrado la multiplicación por división de longitudes de onda en un solo bus óptico utilizando millones de transistores.

Conclusiones:

• Este enfoque de integración desacopla la formación de dispositivos fotónicos de la formación de transistores, logrando el rendimiento y la escalabilidad del sistema en un chip.
• La plataforma desarrollada ofrece una vía para integrar la fotónica con la nanoelectrónica de última generación.
• Esta tecnología aborda la demanda de interconexiones ópticas de alto ancho de banda en centros de datos y computación de alto rendimiento.