CPO突破半導體極限 矽光子晶片即將上陣(1)

矽光子技術已成為半導體產業的關鍵研發核心,若能將處理光訊號的光波導元件整合到矽晶片上,同時處理電訊號和光訊號,便可達到縮小元件尺寸、減少耗能、降低成本的目標。 2020年Intel就已提出矽光子將是先進封裝技術的發展關鍵,如今四年過去,矽光子技術已真正成為半導體產業的關鍵研發核心,並預計兩年後將完成整合正式上陣。面對這次的「電」去「光」來新革命,業界廠商需要做足準備。 隨著半導體積體電路技術的不斷發展,產業見證了摩爾定律的演進。元件尺寸的微縮和新材料的應用,都是為了提高單位面積內的元件數量,以加速IC的運算速度,同時改善散熱效能和節省能源。然而,隨著元件尺寸的微縮接近物理極限,製程技術面臨挑戰,良率問題也隨之浮現。 因應這一挑戰,專家開始探索將不同功能的IC集合成單一晶片、採用3D堆疊封裝技術等新途徑。但這些技術的核心,仍然是用金屬線連接各個元件。自從晶片問世以來,電子一直是主要的訊號傳輸媒介,它的傳輸速度直接決定了晶片的性能。近年來高效能運算(HPC)、人工智慧(AI)、雲端數據等應用爆炸性成長,產業將目光轉向可以突破限制,實現更高效能的光子傳輸技術,期望藉由導入更快速的光訊號傳輸,加快元件的運作。 矽光子逐步普及 目前光通訊元件常用的矽光子(Silicon...
2024 年 08 月 07 日

CPO突破半導體極限 矽光子晶片即將上陣(2)

矽光子技術已成為半導體產業的關鍵研發核心,若能將處理光訊號的光波導元件整合到矽晶片上,同時處理電訊號和光訊號,便可達到縮小元件尺寸、減少耗能、降低成本的目標。 (承前文)PIN是由一組高摻雜P(p+)型區和N(n+)型區之間,夾著一層本質(Intrinsic)區所組成。在負偏壓下二極體的空乏寬度(Wd),會擴展至整個本質層。如圖2下能帶結構所示,當入射到本質層中的光子被吸收後,於導電和價電帶間產生電子——電洞對的漂移而形成電流。在矽光子元件的研發中最重要的方向,就是在不影響常規CMOS元件的特性下,透過調整光電偵測器PIN的製程,且能使效能與頻寬達到最佳化。 圖2 PIN二極體與負偏壓下受光效應產生的能帶結構示意圖[2] 辨別Ge-PIN品質 以圖3簡單說明一顆單晶片的設計,Ge-PIN光電偵測器與Si光波導的相對位置,(a)圖為剖面結構示意圖,光波導位於本質層下方,(b)圖為正面Layout。因為Ge-PIN的品質差異會影響到偵測器的光電效能,Ge的磊晶製程與Si之間會有晶格不匹配與離子植入產生的差排缺陷等影響品質。圖4是Ge-PIN藉由穿透式電子顯微鏡(TEM)的觀察,可以明顯看出在本質層(Intrinsic)與P區均呈現亮區,代表沒有明顯缺陷。反觀在右側的N區則呈現暗灰色,這應該是源自於離子植入製程所產生的晶格缺陷。 圖3 光子元件中PIN偵測器與光波導之(a)剖面結構相對位置圖,(b)為正面Layout[3]...
2024 年 08 月 07 日

工研院開辦2013石墨烯國際研討會

工研院將於102年11月4至11月5日開辦「2013石墨烯國際研討會」,特別邀請歐盟石墨烯計畫主持人-英國劍橋大學教授John Robertson、美國休士頓大學教授Shin-Shem Pei、德國斯圖加特-弗勞恩霍夫研究所Siegmar...
2013 年 10 月 21 日

搶攻PCB回收市場 ATMI革新電子廢棄物處理技術

ATMI正全力瞄準電子廢棄物回收商機。隨著消費性電子產品需求持續增長,包括微處理器(MPU)、存儲記憶體、圖像感測器、射頻(RF)元件與印刷電路板(PCB)等電子廢棄物數量亦與日俱增;其中,報銷的印刷電路板更蘊藏龐大貴重金屬回收商機,因此ATMI已開發出新一代電子廢棄物處理技術–eVOLV,可大幅提升印刷電路板貴重金屬回收利用率。   ATMI資深副總裁暨微電子事業部總經理Christian...
2013 年 09 月 11 日