SiPh

Apakah SiPh?

Silicon Photonics (SiPh) ialah platform bahan yang menggunakan silikon sebagai medium optik untuk menghasilkan litar bersepadu fotonik (PIC). Ia mengintegrasikan komponen optik dan litar elektronik ke dalam satu cip silikon, sekali gus memenuhi permintaan terhadap teknologi komunikasi yang lebih berkeupayaan tinggi dan boleh dipercayai. Sebagai teknologi penghantaran data termaju dalam komunikasi optik, SiPh digunakan secara meluas di pusat data, telekomunikasi dan pengkomputeran berprestasi tinggi.

Bagaimanakah SiPh Berfungsi?

SiPh menggabungkan elektronik dan fotonik dalam satu teknologi, yang meminimumkan litar optik, menjadikannya cip kecil, dan menghantar isyarat optik melalui Pandu Gelombang optik dalam cip tersebut. Ia boleh mengendalikan isyarat elektrik dan optik secara serentak dengan menyepadukan Pandu Gelombang, yang memproses isyarat optik ke dalam cip Silikon.

Komponen Utama Fotonik Silikon

Komponen penting peranti Silicon Photonics merangkumi tiga bahagian berikut, yang membentuk satu cip tunggal.

Pengesan foto diod PIN menukar isyarat optik kepada isyarat elektrik.

Pandu Gelombang Optik adalah untuk penghantaran isyarat.

Modulator dan pengganding menukarkan isyarat elektrik kepada foton.

Apakah Kelebihan SiPh?

Penggunaan sistem pembuatan CMOS standard merupakan kelebihan SiPh yang paling ketara. Ini menyediakan pembuatan dan pembangunan Produk Fotonik Silikon yang berkos rendah, pantas dan boleh dipercayai.

Fotonik Silikon menggunakan isyarat optik untuk menghantar maklumat. Berbanding elektronik, gelombang radio atau gelombang mikro, optik mempunyai kelebihan yang ketara seperti kelajuan yang lebih tinggi. Ciri frekuensi yang lebih tinggi dan pelbagai mod (seperti frekuensi, amplitud dan fasa) membolehkan optik menghantar lebih banyak data. Kelebihannya lebih ketara apabila komponen optik dan litar elektronik dibina ke dalam cip yang sama, yang membolehkan teknologi pembuatan pukal kos rendah.

Berbanding dengan penyelesaian optik dan elektronik yang berasingan, cip fotonik silikon bersepadu tinggi yang mengandungi komponen optik dan litar elektronik boleh dimuatkan dalam faktor bentuk yang lebih kecil. Peranti fotonik silikon yang bersaiz kecil dan mempunyai kehilangan rendah menggunakan kurang kuasa berbanding peranti elektrik atau optik kendiri.

Apakah Cabaran yang Dihadapi oleh Fotonik Silikon?

SiPh dihadkan oleh teknologi integrasi lancar seperti integrasi sumber cahaya berkecekapan tinggi, pengurusan terma dan sistem elektronik sedia ada, yang masih dalam pembangunan. 

Bahan silikon tidak boleh digunakan untuk menghasilkan komponen kritikal seperti laser, dan julat frekuensi optik yang tersedia adalah terhad. Oleh itu, Fotonik Silikon menghadapi cabaran yang berpunca daripada bahan asalnya. Bahan baharu seperti SiN, InP dan GaA yang sedang dikaji mungkin menjadi penyelesaian untuk meluaskan julat panjang gelombang dan mencapai sumber optik pada cip.

Penggunaan kuasa ialah satu lagi pertimbangan, terutamanya apabila mereka bentuk pandu gelombang optik, modulator dan penapis, kerana seseorang mesti mengimbangi kehilangan dan kekompakan sistem. Fotonik Silikon juga menghadapi batasan berkenaan pengecilan dan kepekaan dalam aplikasi penderia.

Walaupun komponen yang menggunakan teknologi Silicon Photonics lebih murah berbanding teknologi alternatif lain, penggunaan SiPh secara besar-besaran masih mahal. Pengeluaran perlu ditingkatkan dengan segera daripada jutaan kepada berbilion cip untuk mengurangkan kos bagi penggunaan yang meluas. Keperluan bagi bahagian elektronik sistem Photonics mesti seiring dengan Optoelektronik (iaitu, Pengurusan Terma mesti dipertimbangkan dalam proses pengeluaran).