(1) Monolityczna integracja fotoelektryczna
W ostatnich latach nastąpił szybki rozwój urządzeń fotonicznych na bazie krzemu, takich jak przełączniki optyczne, modulatory, filtry mikropierścieniowe itp. Projektowanie i technologia produkcji urządzeń jednostkowych opartych na technologii krzemowej były stosunkowo dojrzałe. Dzięki racjonalnemu projektowaniu i organicznej integracji tych urządzeń fotonicznych z tradycyjnymi procesami CMOS, urządzenia fotoniczne krzemowe mogą być wytwarzane na tradycyjnej platformie procesu CMOS w tym samym czasie, tworząc w ten sposób monolityczny zintegrowany system optoelektroniczny o określonych funkcjach. Jednak obecna technologia integracji optoelektronicznej nadal musi uwzględniać technologię trawienia submikronowego, zgodność procesów między urządzeniami fotonicznymi i urządzeniami elektronicznymi, izolację termiczną i elektryczną, integrację źródeł światła, stratę transmisji optycznej i wydajność sprzężenia oraz logikę optyczną — szereg problemów, takich jak urządzenia. Pierwszy na świecie monolityczny zintegrowany układ optoelektroniczny oparty na standardowym procesie produkcji CMOS, oznaczający przyszły rozwój zintegrowanego układu optoelektronicznego o mniejszych rozmiarach, niższym zużyciu energii i koszcie.
(2) Integracja hybrydowa optoelektroniczna
Hybrydowa integracja optoelektroniczna jest najbardziej badanym rozwiązaniem integracji optoelektronicznej w kraju i za granicą. W przypadku integracji systemów, zwłaszcza laserów rdzeniowych, InP i inne materiały III-V są lepszym wyborem technologicznym, ale wadą jest wysoki koszt, dlatego musi być łączona z dużą liczbą technologii krzemowych, aby obniżyć koszty przy jednoczesnym zapewnieniu wydajności. Jeśli chodzi o konkretne podejście do realizacji technicznej, weźmy na przykład firmę w Stanach Zjednoczonych, która łączy aktywne układy scalone, takie jak lasery, detektory i przetwarzanie CMOS w postaci różnych funkcjonalnych zestawów układów scalonych ze wspólnym krzemem poprzez połączenia optyczne i połączenia elektryczne na pasywnej płytce adaptera optycznego. Zaletą tego jest to, że każdy zestaw układów scalonych można produkować niezależnie, proces jest stosunkowo prosty, a wdrożenie łatwe, ale poziom integracji jest stosunkowo niski. Uniwersytety i instytucje badawcze zajmujące się badaniami integracji optoelektronicznej zaproponowały rozwiązania technologii integracji optoelektronicznej oparte na trójwymiarowych procesach integracji, takich jak połączenia TSV, czyli warstwa integracji fotonicznej oparta na SOI i warstwa obwodu CMOS realizują integrację na poziomie systemu za pomocą technologii TSV. Czy oba są ze sobą kompatybilne pod względem projektu i struktury, procesów produkcyjnych, zapewniają niską stratę wstawiania połączeń elektrycznych, połączeń optycznych i sprzężenia optycznego. Jest to klucz do osiągnięcia hybrydowej integracji optoelektronicznej i głównego rozwoju integracji optoelektronicznej w przyszłym kierunku.
