Podstawą i kluczem do realizacji integracji optoelektronicznej jest nadal integracja fotoniczna.
(1) Technologia integracji fotonicznej opartej na inp
Technologia urządzeń optoelektronicznych oparta na inP jest stosunkowo dojrzała, a integracja urządzeń optoelektronicznych o różnych funkcjach może być realizowana poprzez zmianę struktury pasma odwiertów kwantowych w określony sposób na podłożu materiału InP. Obecnie technologie wzrostu materiału, które zmieniają strukturę pasma energetycznego odwiertów kwantowych, obejmują głównie technologię hybrydową studni kwantowej, technologię wzrostu tyłka, tę samą metodę aktywnego obszaru i wybraną technologię epitaksji obszaru. W celu uzyskania wysokiej wydajności fotonicznych zintegrowanych chipów przy jednoczesnym zminimalizowaniu kosztów, technologie te mogą być mieszane. Wśród nich Guo Weihua z Huazhong University of Science and Technology i inni wykorzystali technologię hybrydową quantum well, aby zrealizować fotonicznej integracji pasywnych i aktywnych urządzeń optoelektronicznych opartych na inp oraz sfabrykowali monolityczne zintegrowane optyczne tablice fazowe oparte na InP. Monolityczny fotoniczny układ scalony integruje lasery, rozdzielacze wiązki, manetki fazowe, półprzewodnikowe wzmacniacze optyczne, detektory i inne komponenty, aby zrealizować dwuwymiarowe skanowanie wiązki 5° ×10°.
(2) Integracja fotonicznej krzemu
Krzemową integrację fotonicznej można podzielić na integrację monolityczną i hybrydową zgodnie z materiałami i procesami produkcyjnymi. Krzemowa integracja monolityczna fotoniczna jest zastosowaniem technologii produkcji Si CMOS na tym samym wafla krzemowym do integracji wielu urządzeń fotonicznych opartych na krzemie z tymi samymi lub różnymi funkcjami, aby zrealizować transmisję i przetwarzanie jednego lub więcej sygnałów optycznych na tym samym chipie. Jednak niektóre aktywne urządzenia optoelektroniczne oparte na krzemie (zwłaszcza lasery na bazie krzemu) nie osiągnęły jeszcze optymalnej wydajności ze względu na właściwości samych materiałów, a technologie integracji hybrydowej zostały wyprodukowane.
Integracja hybrydowa zwykle integruje układy urządzeń optoelektronicznych z różnymi funkcjami składającymi się z różnych systemów materiałowych na podłożu krzemowym lub poprzez klejenie, połączenie lub klejenie na innych podłożach. Wśród nich istnieje wiele technicznych środków do krzemowej integracji fotonicznej hybrydowej, w tym bezpośrednie sprzęgło wyrównane, sprzęgło pionowe kratowe i klejenie BCB. Kilka metod integracji ma swoje zalety i wady. Wśród nich G. Roelkens i inni z Uniwersytetu w Gandawie w Belgii wykorzystali specjalny klej utwardzający (DVS-BCB) do realizacji urządzenia grupy III-V w celu realizacji niejednorodnej integracji z optoelektronikiem III-V na falochronniku optycznym SOI. Testy pokazują, że grubość kleju BCB między górnym i dolnym wiórem wynosi tylko około 45nm i może zapewnić dokładność procesu sprzęgenia i stabilność procesu integracji.
(3) Integracja optoelektroniczna
Ciągły rozwój technologii integracji fotonicznej sprawia, że technologia integracji optoelektronicznej na dużą skalę jest możliwa. Trend rozwoju technologii integracji optoelektronicznej obejmuje głównie następujące trzy aspekty: Po pierwsze, wysoka prędkość i wysoka wydajność (niski poziom hałasu, wysoka przepustowość, duży zakres dynamiki), które mogą zaspokoić potrzeby użytkowników końcowych w zakresie szybkiej transmisji danych; po drugie, integracja tablic na dużą skalę, która może zaspokoić zapotrzebowanie sieci szkieletowej na znaczny wzrost prędkości; trzeci to wielofunkcyjne przetwarzanie sygnału, które integruje złożone funkcje przetwarzania sygnału, takie jak generowanie przebiegów, ocena danych, odzyskiwanie zegara, zarządzanie łączami szerokopasmowymi, monitorowanie kanałów i generowanie/przesyłanie/wykrywanie sygnału mikrofalowego. Kluczową technologią integracji optoelektronicznej jest bez wątpienia technologia integracji zintegrowanych urządzeń fotonicznych i szybkich urządzeń mikroelektronicznych. Ze względu na złożoność technologii integracji optoelektronicznej, ogólne pomysły technologii integracji optoelektronicznej przyjęte obecnie głównie w kraju i za granicą są stosunkowo spójne. Wszystkie one przyjmują stosunkowo niezależną integrację warstwy fotonicznej i warstwy elektronicznej. Sygnał optyczny i sygnał elektryczny są przesyłane niezależnie lub warstwowo. Elektryczne połączenie sygnałów elektrycznych odbywa się za pomocą niejednorodnej lub heterogeni międzysystemowej technologii połączeń między warstwami. Warstwa fotoniczna jest podobna do powiązanej technologii integracji fotonicznej. Warstwa elektroniczna zwykle przyjmuje standardową krzemową technologię CMOS, a tylko materiały na bazie krzemu mogą osiągnąć dużą skalę, tanią produkcję VLSI. W zależności od typów i metod wdrażania urządzeń optoelektronicznych wykorzystywanych do integracji, integrację optoelektronicznego można podzielić na monolityczną integrację optoelektronicznej i hybrydową integrację optoelektronicznej. Pierwsza z nich ma realizować przygotowanie i integrację urządzeń optycznych i elektrycznych na podłożu silikonowym, a druga jest realizowana na podłożu na bazie krzemu przez Krzem przez Krzem przez (TSV) lub inne trójwymiarowe heterogeniczne / heterogeniczne technologie integracji Integracja z wieloma innymi urządzeniami optoelektronicznymi.
