অপটোলেক্ট্রনিক ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি

অপটোলেক্ট্রোনিকইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি

সংহতকরণফোটোনিকসএবং ইলেক্ট্রনিক্স তথ্য প্রক্রিয়াকরণ সিস্টেমগুলির সক্ষমতা উন্নত করার, দ্রুত ডেটা স্থানান্তর হারগুলি সক্ষম করে, কম বিদ্যুৎ খরচ এবং আরও কমপ্যাক্ট ডিভাইস ডিজাইনগুলি এবং সিস্টেম ডিজাইনের জন্য বিশাল নতুন সুযোগগুলি খোলার একটি মূল পদক্ষেপ। ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতিগুলি সাধারণত দুটি বিভাগে বিভক্ত হয়: একচেটিয়া সংহতকরণ এবং মাল্টি-চিপ ইন্টিগ্রেশন।

একচেটিয়া সংহতকরণ
মনোলিথিক ইন্টিগ্রেশনে একই সাবস্ট্রেটে ফোটোনিক এবং বৈদ্যুতিন উপাদানগুলি উত্পাদন জড়িত, সাধারণত সামঞ্জস্যপূর্ণ উপকরণ এবং প্রক্রিয়াগুলি ব্যবহার করে। এই পদ্ধতির একক চিপের মধ্যে আলো এবং বিদ্যুতের মধ্যে একটি বিরামবিহীন ইন্টারফেস তৈরি করার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।
সুবিধা:
1। আন্তঃসংযোগ হ্রাস হ্রাস করুন: নিকটবর্তী স্থানে ফোটন এবং বৈদ্যুতিন উপাদান স্থাপন করা অফ-চিপ সংযোগগুলির সাথে সম্পর্কিত সংকেত ক্ষতি হ্রাস করে।
2, উন্নত পারফরম্যান্স: আরও কঠোর সংহতকরণ সংক্ষিপ্ত সংকেত পাথ এবং হ্রাস বিলম্বের কারণে দ্রুত ডেটা স্থানান্তর গতির দিকে নিয়ে যেতে পারে।
3, ছোট আকার: মনোলিথিক ইন্টিগ্রেশন অত্যন্ত কমপ্যাক্ট ডিভাইসগুলির জন্য অনুমতি দেয়, যা স্পেস-সীমাবদ্ধ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য বিশেষত উপকারী যেমন ডেটা সেন্টার বা হ্যান্ডহেল্ড ডিভাইসগুলির জন্য বিশেষভাবে উপকারী।
4, বিদ্যুৎ খরচ হ্রাস করুন: পৃথক প্যাকেজ এবং দীর্ঘ-দূরত্বের আন্তঃসংযোগগুলির প্রয়োজনীয়তা দূর করুন, যা পাওয়ারের প্রয়োজনীয়তা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে।
চ্যালেঞ্জ:
1) উপাদান সামঞ্জস্যতা: উচ্চমানের ইলেক্ট্রন এবং ফোটোনিক ফাংশন উভয়কেই সমর্থন করে এমন উপকরণগুলি সন্ধান করা চ্যালেঞ্জিং হতে পারে কারণ তাদের প্রায়শই বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য প্রয়োজন।
2, প্রক্রিয়া সামঞ্জস্যতা: যে কোনও একটি উপাদানটির কার্যকারিতা হ্রাস না করে একই স্তরটিতে ইলেকট্রনিক্স এবং ফোটনের বিভিন্ন উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলিকে সংহত করা একটি জটিল কাজ।
4, জটিল উত্পাদন: বৈদ্যুতিন এবং ফোটোনোনিক কাঠামোর জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ নির্ভুলতা উত্পাদন জটিলতা এবং ব্যয় বৃদ্ধি করে।

মাল্টি চিপ ইন্টিগ্রেশন
এই পদ্ধতির প্রতিটি ফাংশনের জন্য উপকরণ এবং প্রক্রিয়াগুলি নির্বাচন করার ক্ষেত্রে বৃহত্তর নমনীয়তার অনুমতি দেয়। এই সংহতকরণে, বৈদ্যুতিন এবং ফোটোনিক উপাদানগুলি বিভিন্ন প্রক্রিয়া থেকে আসে এবং তারপরে একত্রিত হয়ে একটি সাধারণ প্যাকেজ বা সাবস্ট্রেটে স্থাপন করা হয় (চিত্র 1)। এখন আসুন অপটোলেক্ট্রোনিক চিপগুলির মধ্যে বন্ডিং মোডগুলি তালিকাভুক্ত করা যাক। সরাসরি বন্ধন: এই কৌশলটিতে দুটি পরিকল্পনাকারী পৃষ্ঠের প্রত্যক্ষ শারীরিক যোগাযোগ এবং বন্ধন জড়িত, সাধারণত আণবিক বন্ধন বাহিনী, তাপ এবং চাপ দ্বারা সহজতর হয়। এটির সরলতা এবং সম্ভাব্য খুব কম লোকসানের সংযোগগুলির সুবিধা রয়েছে তবে অবশ্যই যথাযথভাবে সারিবদ্ধ এবং পরিষ্কার পৃষ্ঠগুলির প্রয়োজন। ফাইবার/গ্রেটিং কাপলিং: এই স্কিমে, ফাইবার বা ফাইবারের অ্যারেটি ফোটোনিক চিপের প্রান্ত বা পৃষ্ঠের সাথে সংযুক্ত এবং বন্ধনযুক্ত, চিপের ভিতরে এবং বাইরে আলোর সাথে মিলিত হতে দেয়। ফোটোনিক চিপ এবং বাহ্যিক ফাইবারের মধ্যে আলোর সংক্রমণের দক্ষতার উন্নতি করে, গ্রেটিংটি উল্লম্ব কাপলিংয়ের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। মাধ্যমে সিলিকন হোলস (টিএসভি) এবং মাইক্রো-বাম্পস: সিলিকন গর্তগুলি সিলিকন সাবস্ট্রেটের মাধ্যমে উল্লম্ব আন্তঃসংযোগগুলি, যা চিপগুলি তিনটি মাত্রায় সজ্জিত করতে দেয়। মাইক্রো-কনভেক্স পয়েন্টগুলির সাথে মিলিত, তারা স্ট্যাকড কনফিগারেশনে বৈদ্যুতিন এবং ফোটোনিক চিপগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগ অর্জনে সহায়তা করে, উচ্চ ঘনত্বের সংহতকরণের জন্য উপযুক্ত। অপটিকাল মধ্যস্থতাকারী স্তর: অপটিক্যাল মধ্যস্থতাকারী স্তরটি একটি পৃথক স্তর যা অপটিক্যাল ওয়েভগাইডযুক্ত যা চিপগুলির মধ্যে অপটিক্যাল সিগন্যালগুলি রাউটিংয়ের জন্য মধ্যস্থতাকারী হিসাবে কাজ করে। এটি সুনির্দিষ্ট প্রান্তিককরণ এবং অতিরিক্ত প্যাসিভের অনুমতি দেয়অপটিক্যাল উপাদানসংযোগের নমনীয়তার জন্য সংহত করা যেতে পারে। হাইব্রিড বন্ডিং: এই উন্নত বন্ধন প্রযুক্তি চিপস এবং উচ্চ-মানের অপটিক্যাল ইন্টারফেসগুলির মধ্যে উচ্চ ঘনত্বের বৈদ্যুতিক সংযোগ অর্জনের জন্য সরাসরি বন্ধন এবং মাইক্রো-বাম্প প্রযুক্তির সংমিশ্রণ করে। এটি বিশেষত উচ্চ-পারফরম্যান্স অপটোলেক্ট্রনিক সহ-সংহতকরণের জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ। সোল্ডার বাম্প বন্ডিং: ফ্লিপ চিপ বন্ডিংয়ের অনুরূপ, সোল্ডার বাম্পগুলি বৈদ্যুতিক সংযোগ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। তবে, অপটোলেক্ট্রনিক ইন্টিগ্রেশনের প্রসঙ্গে, তাপীয় চাপের কারণে সৃষ্ট ফোটোনিক উপাদানগুলির ক্ষতি এড়াতে এবং অপটিক্যাল প্রান্তিককরণ বজায় রাখার জন্য বিশেষ মনোযোগ দিতে হবে।

চিত্র 1 :: ইলেক্ট্রন/ফোটন চিপ-টু চিপ বন্ডিং স্কিম

এই পদ্ধতির সুবিধাগুলি উল্লেখযোগ্য: সিএমওএস বিশ্ব যেমন মুরের আইনের উন্নতিগুলি অনুসরণ করে চলেছে, তাই ফোটোনিকস এবং ইলেকট্রনিক্সের সেরা প্রক্রিয়াগুলির সুবিধাগুলি কাটাতে সস্তা সিলিকন ফোটোনিক চিপের সাথে প্রতিটি প্রজন্মের সিএমও বা বিআই-সিএমও দ্রুত খাপ খাইয়ে নেওয়া সম্ভব হবে। যেহেতু ফোটোনিকগুলি সাধারণত খুব ছোট কাঠামোর বানোয়াটের প্রয়োজন হয় না (প্রায় 100 ন্যানোমিটারের মূল আকারগুলি সাধারণ) এবং ডিভাইসগুলি ট্রানজিস্টরের তুলনায় বড়, অর্থনৈতিক বিবেচনাগুলি চূড়ান্ত পণ্যের জন্য প্রয়োজনীয় কোনও উন্নত ইলেকট্রনিক্স থেকে পৃথক পৃথক প্রক্রিয়াতে ফোটোনিক ডিভাইসগুলিকে ধাক্কা দেয়।
সুবিধা:
1, নমনীয়তা: বৈদ্যুতিন এবং ফোটোনিক উপাদানগুলির সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা অর্জনের জন্য বিভিন্ন উপকরণ এবং প্রক্রিয়াগুলি স্বাধীনভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
2, প্রক্রিয়া পরিপক্কতা: প্রতিটি উপাদানগুলির জন্য পরিপক্ক উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির ব্যবহার উত্পাদনকে সহজতর করতে পারে এবং ব্যয় হ্রাস করতে পারে।
3, সহজ আপগ্রেড এবং রক্ষণাবেক্ষণ: উপাদানগুলির পৃথকীকরণ পৃথক উপাদানগুলিকে পুরো সিস্টেমকে প্রভাবিত না করে আরও সহজেই প্রতিস্থাপন বা আপগ্রেড করতে দেয়।
চ্যালেঞ্জ:
1, আন্তঃসংযোগ ক্ষতি: অফ-চিপ সংযোগটি অতিরিক্ত সংকেত ক্ষতির পরিচয় দেয় এবং জটিল প্রান্তিককরণ পদ্ধতির প্রয়োজন হতে পারে।
2, বর্ধিত জটিলতা এবং আকার: পৃথক উপাদানগুলির জন্য অতিরিক্ত প্যাকেজিং এবং আন্তঃসংযোগ প্রয়োজন, যার ফলে বৃহত্তর আকার এবং সম্ভাব্য উচ্চতর ব্যয় হয়।
3, উচ্চতর বিদ্যুৎ খরচ: দীর্ঘতর সংকেত পাথ এবং অতিরিক্ত প্যাকেজিং একচেটিয়া সংহতকরণের তুলনায় বিদ্যুতের প্রয়োজনীয়তা বাড়িয়ে তুলতে পারে।
উপসংহার:
মনোলিথিক এবং মাল্টি-চিপ ইন্টিগ্রেশনের মধ্যে নির্বাচন করা কার্যকারিতা লক্ষ্য, আকারের সীমাবদ্ধতা, ব্যয় বিবেচনা এবং প্রযুক্তি পরিপক্কতা সহ অ্যাপ্লিকেশন-নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে। উত্পাদন জটিলতা সত্ত্বেও, একচেটিয়া সংহতকরণ এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সুবিধাজনক যা চরম ক্ষুদ্রায়ন, স্বল্প বিদ্যুতের খরচ এবং উচ্চ-গতির ডেটা সংক্রমণ প্রয়োজন। পরিবর্তে, মাল্টি চিপ ইন্টিগ্রেশন বৃহত্তর ডিজাইনের নমনীয়তা সরবরাহ করে এবং বিদ্যমান উত্পাদন ক্ষমতাগুলি ব্যবহার করে, এটি অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে যেখানে এই কারণগুলি কঠোর সংহতকরণের সুবিধাগুলি ছাড়িয়ে যায়। গবেষণার অগ্রগতির সাথে সাথে, হাইব্রিড পন্থাগুলি যা উভয় কৌশলগুলির উপাদানগুলিকে একত্রিত করে প্রতিটি পদ্ধতির সাথে সম্পর্কিত চ্যালেঞ্জগুলি প্রশমিত করার সময় সিস্টেমের কার্যকারিতা অনুকূল করতেও অনুসন্ধান করা হচ্ছে।