অপটোইলেক্ট্রনিক ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি

অপটোইলেক্ট্রনিকএকীকরণ পদ্ধতি

এর ইন্টিগ্রেশনফটোনিক্সএবং ইলেকট্রনিক্স হল তথ্য প্রক্রিয়াকরণ সিস্টেমের ক্ষমতার উন্নতি, দ্রুত ডেটা স্থানান্তর হার সক্ষম করা, কম পাওয়ার খরচ এবং আরও কমপ্যাক্ট ডিভাইস ডিজাইন, এবং সিস্টেম ডিজাইনের জন্য বিশাল নতুন সুযোগ উন্মুক্ত করার একটি মূল পদক্ষেপ। ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি সাধারণত দুটি বিভাগে বিভক্ত হয়: একচেটিয়া ইন্টিগ্রেশন এবং মাল্টি-চিপ ইন্টিগ্রেশন।

মনোলিথিক ইন্টিগ্রেশন
মনোলিথিক ইন্টিগ্রেশন একই সাবস্ট্রেটে ফোটোনিক এবং ইলেকট্রনিক উপাদান তৈরি করে, সাধারণত সামঞ্জস্যপূর্ণ উপকরণ এবং প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। এই পদ্ধতিটি একটি একক চিপের মধ্যে আলো এবং বিদ্যুতের মধ্যে একটি বিরামবিহীন ইন্টারফেস তৈরি করার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।
সুবিধা:
1. আন্তঃসংযোগ ক্ষতি হ্রাস করুন: ফোটন এবং ইলেকট্রনিক উপাদানগুলিকে কাছাকাছি রাখা অফ-চিপ সংযোগগুলির সাথে যুক্ত সংকেত ক্ষতি কমিয়ে দেয়৷
2, উন্নত কর্মক্ষমতা: সংক্ষিপ্ত সংকেত পথ এবং কম বিলম্বের কারণে কঠোর সংহতকরণ দ্রুত ডেটা স্থানান্তর গতির দিকে নিয়ে যেতে পারে।
3, ছোট আকার: মনোলিথিক ইন্টিগ্রেশন অত্যন্ত কমপ্যাক্ট ডিভাইসগুলির জন্য অনুমতি দেয়, যা বিশেষ করে ডেটা সেন্টার বা হ্যান্ডহেল্ড ডিভাইসের মতো স্থান-সীমিত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপকারী।
4, বিদ্যুতের ব্যবহার হ্রাস করুন: পৃথক প্যাকেজ এবং দীর্ঘ-দূরত্বের আন্তঃসংযোগের প্রয়োজনীয়তা দূর করুন, যা উল্লেখযোগ্যভাবে বিদ্যুতের প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করতে পারে।
চ্যালেঞ্জ:
1) উপাদানের সামঞ্জস্যতা: উচ্চ-মানের ইলেকট্রন এবং ফোটোনিক ফাংশন উভয়কেই সমর্থন করে এমন উপকরণগুলি খুঁজে পাওয়া চ্যালেঞ্জিং হতে পারে কারণ তাদের প্রায়শই বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের প্রয়োজন হয়।
2, প্রক্রিয়া সামঞ্জস্যতা: কোনো একটি উপাদানের কর্মক্ষমতা হ্রাস না করে একই সাবস্ট্রেটে ইলেকট্রনিক্স এবং ফোটনের বিভিন্ন উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলিকে একীভূত করা একটি জটিল কাজ।
4, কমপ্লেক্স ম্যানুফ্যাকচারিং: ইলেকট্রনিক এবং ফোটোনিক স্ট্রাকচারের জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ নির্ভুলতা উত্পাদনের জটিলতা এবং খরচ বাড়ায়।

মাল্টি-চিপ ইন্টিগ্রেশন
এই পদ্ধতিটি প্রতিটি ফাংশনের জন্য উপকরণ এবং প্রক্রিয়াগুলি নির্বাচন করার ক্ষেত্রে বৃহত্তর নমনীয়তার জন্য অনুমতি দেয়। এই ইন্টিগ্রেশনে, ইলেকট্রনিক এবং ফোটোনিক উপাদানগুলি বিভিন্ন প্রক্রিয়া থেকে আসে এবং তারপরে একসাথে একত্রিত হয় এবং একটি সাধারণ প্যাকেজ বা সাবস্ট্রেটে স্থাপন করা হয় (চিত্র 1)। এখন অপ্টোইলেক্ট্রনিক চিপগুলির মধ্যে বন্ধন মোডগুলির তালিকা করা যাক। প্রত্যক্ষ বন্ধন: এই কৌশলটিতে দুটি প্ল্যানার পৃষ্ঠের সরাসরি শারীরিক যোগাযোগ এবং বন্ধন জড়িত, সাধারণত আণবিক বন্ধন শক্তি, তাপ এবং চাপ দ্বারা সহায়তা করা হয়। এটির সরলতা এবং সম্ভাব্য খুব কম ক্ষতির সংযোগের সুবিধা রয়েছে, তবে সঠিকভাবে সারিবদ্ধ এবং পরিষ্কার পৃষ্ঠের প্রয়োজন। ফাইবার/গ্রেটিং কাপলিং: এই স্কিমে, ফাইবার বা ফাইবার অ্যারেটি ফোটোনিক চিপের প্রান্ত বা পৃষ্ঠের সাথে সারিবদ্ধ এবং বন্ধন করা হয়, যার ফলে চিপের ভিতরে এবং বাইরে আলো যুক্ত হতে পারে। ঝাঁঝরিটি উল্লম্ব সংযোগের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে, ফোটোনিক চিপ এবং বাহ্যিক ফাইবারের মধ্যে আলোর সংক্রমণের দক্ষতা উন্নত করে। থ্রু-সিলিকন হোল (টিএসভি) এবং মাইক্রো-বাম্পস: থ্রু-সিলিকন হোলগুলি একটি সিলিকন সাবস্ট্রেটের মাধ্যমে উল্লম্ব আন্তঃসংযোগ, যা চিপগুলিকে তিনটি মাত্রায় স্ট্যাক করার অনুমতি দেয়। মাইক্রো-উত্তল বিন্দুর সাথে মিলিত, তারা স্ট্যাক করা কনফিগারেশনে ইলেকট্রনিক এবং ফোটোনিক চিপগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগ অর্জন করতে সাহায্য করে, উচ্চ-ঘনত্ব একীকরণের জন্য উপযুক্ত। অপটিক্যাল ইন্টারমিডিয়ারি লেয়ার: অপটিক্যাল ইন্টারমিডিয়ারি লেয়ার হল একটি আলাদা সাবস্ট্রেট যাতে অপটিক্যাল ওয়েভগাইড থাকে যা চিপসের মধ্যে অপটিক্যাল সিগন্যাল রাউটিং করার জন্য মধ্যস্থতাকারী হিসেবে কাজ করে। এটি সুনির্দিষ্ট প্রান্তিককরণ এবং অতিরিক্ত নিষ্ক্রিয় করার অনুমতি দেয়অপটিক্যাল উপাদানবর্ধিত সংযোগ নমনীয়তার জন্য একত্রিত করা যেতে পারে। হাইব্রিড বন্ধন: এই উন্নত বন্ডিং প্রযুক্তি চিপ এবং উচ্চ-মানের অপটিক্যাল ইন্টারফেসের মধ্যে উচ্চ-ঘনত্বের বৈদ্যুতিক সংযোগ অর্জনের জন্য সরাসরি বন্ধন এবং মাইক্রো-বাম্প প্রযুক্তিকে একত্রিত করে। এটি বিশেষত উচ্চ-কর্মক্ষমতা অপটোইলেক্ট্রনিক সহ-সংহতকরণের জন্য প্রতিশ্রুতিশীল। সোল্ডার বাম্প বন্ধন: ফ্লিপ চিপ বন্ডিংয়ের মতো, সোল্ডার বাম্পগুলি বৈদ্যুতিক সংযোগ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, অপটোইলেক্ট্রনিক ইন্টিগ্রেশনের প্রেক্ষাপটে, তাপীয় চাপের কারণে ফোটোনিক উপাদানগুলির ক্ষতি এড়াতে এবং অপটিক্যাল সারিবদ্ধতা বজায় রাখার জন্য বিশেষ মনোযোগ দিতে হবে।

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

এই পদ্ধতির সুবিধাগুলি তাৎপর্যপূর্ণ: যেহেতু CMOS বিশ্ব মুরের আইনের উন্নতিগুলি অনুসরণ করে চলেছে, CMOS বা Bi-CMOS-এর প্রতিটি প্রজন্মকে দ্রুত একটি সস্তা সিলিকন ফোটোনিক চিপে অভিযোজিত করা সম্ভব হবে, যার ফলে সেরা প্রক্রিয়াগুলির সুবিধাগুলি কাটা হবে৷ ফটোনিক্স এবং ইলেকট্রনিক্স। যেহেতু ফোটোনিক্সের জন্য সাধারণত খুব ছোট কাঠামো তৈরির প্রয়োজন হয় না (প্রায় 100 ন্যানোমিটারের মূল মাপ সাধারণত) এবং ডিভাইসগুলি ট্রানজিস্টরের তুলনায় বড়, অর্থনৈতিক বিবেচনায় ফোটোনিক ডিভাইসগুলিকে একটি পৃথক প্রক্রিয়াতে তৈরি করার প্রবণতা থাকে, যে কোনও উন্নত থেকে আলাদা করা হয়। চূড়ান্ত পণ্যের জন্য প্রয়োজনীয় ইলেকট্রনিক্স।
সুবিধা:
1, নমনীয়তা: বৈদ্যুতিন এবং ফটোনিক উপাদানগুলির সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা অর্জনের জন্য বিভিন্ন উপকরণ এবং প্রক্রিয়াগুলি স্বাধীনভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
2, প্রক্রিয়া পরিপক্কতা: প্রতিটি উপাদানের জন্য পরিপক্ক উত্পাদন প্রক্রিয়ার ব্যবহার উত্পাদনকে সহজ করতে এবং খরচ কমাতে পারে।
3, সহজতর আপগ্রেড এবং রক্ষণাবেক্ষণ: উপাদানগুলির পৃথকীকরণ সম্পূর্ণ সিস্টেমকে প্রভাবিত না করেই পৃথক উপাদানগুলিকে আরও সহজে প্রতিস্থাপন বা আপগ্রেড করার অনুমতি দেয়।
চ্যালেঞ্জ:
1, আন্তঃসংযোগ ক্ষতি: অফ-চিপ সংযোগ অতিরিক্ত সংকেত ক্ষতি প্রবর্তন করে এবং জটিল প্রান্তিককরণ পদ্ধতির প্রয়োজন হতে পারে।
2, জটিলতা এবং আকার বৃদ্ধি: পৃথক উপাদানগুলির জন্য অতিরিক্ত প্যাকেজিং এবং আন্তঃসংযোগ প্রয়োজন, যার ফলে বড় আকার এবং সম্ভাব্য উচ্চ খরচ হয়।
3, উচ্চ শক্তি খরচ: দীর্ঘ সংকেত পথ এবং অতিরিক্ত প্যাকেজিং একচেটিয়া একীকরণের তুলনায় শক্তির প্রয়োজনীয়তা বাড়াতে পারে।
উপসংহার:
মনোলিথিক এবং মাল্টি-চিপ ইন্টিগ্রেশনের মধ্যে নির্বাচন করা কর্মক্ষমতা লক্ষ্য, আকারের সীমাবদ্ধতা, খরচ বিবেচনা এবং প্রযুক্তি পরিপক্কতা সহ অ্যাপ্লিকেশন-নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে। ম্যানুফ্যাকচারিং জটিলতা সত্ত্বেও, মনোলিথিক ইন্টিগ্রেশন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সুবিধাজনক যেগুলির জন্য চরম ক্ষুদ্রকরণ, কম শক্তি খরচ এবং উচ্চ-গতির ডেটা ট্রান্সমিশন প্রয়োজন। পরিবর্তে, মাল্টি-চিপ ইন্টিগ্রেশন বৃহত্তর ডিজাইনের নমনীয়তা অফার করে এবং বিদ্যমান উত্পাদন ক্ষমতাগুলিকে ব্যবহার করে, এটিকে অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে যেখানে এই কারণগুলি কঠোর ইন্টিগ্রেশনের সুবিধাগুলিকে ছাড়িয়ে যায়। গবেষণার অগ্রগতির সাথে সাথে, হাইব্রিড পন্থা যা উভয় কৌশলের উপাদানগুলিকে একত্রিত করে প্রতিটি পদ্ধতির সাথে যুক্ত চ্যালেঞ্জগুলি হ্রাস করার সময় সিস্টেমের কার্যকারিতা অপ্টিমাইজ করার জন্যও অনুসন্ধান করা হচ্ছে।