សម្រាប់អុបតូអេឡិចត្រូនិចដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺស៊ីលីកុន
ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពបំលែងសញ្ញាពន្លឺទៅជាសញ្ញាអគ្គិសនី ហើយនៅពេលដែលអត្រាផ្ទេរទិន្នន័យបន្តប្រសើរឡើង ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺល្បឿនលឿនដែលរួមបញ្ចូលជាមួយវេទិកាអុបតូអេឡិចត្រូនិចដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនបានក្លាយជាគន្លឹះសម្រាប់មជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យជំនាន់ក្រោយ និងបណ្តាញទូរគមនាគមន៍។ អត្ថបទនេះនឹងផ្តល់នូវទិដ្ឋភាពទូទៅនៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺល្បឿនលឿនកម្រិតខ្ពស់ ដោយសង្កត់ធ្ងន់លើ germanium ដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន (ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ Ge ឬ Si)។ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺស៊ីលីកុនសម្រាប់បច្ចេកវិទ្យាអុបតូអេឡិចត្រូនិចរួមបញ្ចូលគ្នា។
ហ្សឺម៉ាញ៉ូម គឺជាវត្ថុធាតុដ៏ទាក់ទាញមួយសម្រាប់ការរកឃើញពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដជិតនៅលើវេទិកាស៊ីលីកុន ពីព្រោះវាឆបគ្នាជាមួយដំណើរការ CMOS និងមានការស្រូបយកខ្លាំងបំផុតនៅរលកពន្លឺទូរគមនាគមន៍។ រចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ Ge/Si ទូទៅបំផុតគឺឌីយ៉ូតម្ជុល ដែលក្នុងនោះហ្សឺម៉ាញ៉ូមខាងក្នុងត្រូវបានដាក់នៅចន្លោះតំបន់ប្រភេទ P និងប្រភេទ N។
រចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍ រូបភាពទី 1 បង្ហាញម្ជុលបញ្ឈរធម្មតា Ge ឬឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ Siរចនាសម្ព័ន្ធ៖
លក្ខណៈពិសេសចម្បងៗរួមមាន៖ ស្រទាប់ស្រូបយកហ្សឺម៉ាញ៉ូមដែលដុះលើស្រទាប់ស៊ីលីកុន; ប្រើដើម្បីប្រមូលទំនាក់ទំនង p និង n នៃសារធាតុផ្ទុកបន្ទុក; ការភ្ជាប់រលកនាំផ្លូវសម្រាប់ការស្រូបយកពន្លឺប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។
ការលូតលាស់ Epitaxial៖ ការដាំដុះ germanium ដែលមានគុណភាពខ្ពស់លើស៊ីលីកុនគឺជាបញ្ហាប្រឈមដោយសារតែភាពមិនស៊ីគ្នានៃ lattice 4.2% រវាងវត្ថុធាតុទាំងពីរ។ ដំណើរការលូតលាស់ពីរជំហានជាធម្មតាត្រូវបានប្រើ៖ ការលូតលាស់ស្រទាប់ buffer សីតុណ្ហភាពទាប (300-400°C) និងការដាក់ germanium នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (លើសពី 600°C)។ វិធីសាស្ត្រនេះជួយគ្រប់គ្រងការផ្លាស់ទីលំនៅរបស់ខ្សែស្រឡាយដែលបណ្តាលមកពីភាពមិនស៊ីគ្នានៃ lattice។ ការដុតក្រោយការលូតលាស់នៅសីតុណ្ហភាព 800-900°C កាត់បន្ថយដង់ស៊ីតេផ្លាស់ទីលំនៅរបស់ខ្សែស្រឡាយបន្ថែមទៀតដល់ប្រហែល 10^7 cm^-2។ លក្ខណៈនៃការអនុវត្ត៖ ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ Ge/Si PIN ទំនើបបំផុតអាចសម្រេចបាន៖ ការឆ្លើយតប > 0.8A /W នៅ 1550 nm; កម្រិតបញ្ជូន > 60 GHz; ចរន្តងងឹត <1 μA នៅលំអៀង -1 V។
ការរួមបញ្ចូលជាមួយវេទិកាអុបតូអេឡិចត្រូនិចដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន
ការរួមបញ្ចូលនៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺល្បឿនលឿនជាមួយនឹងវេទិកាអុបតូអេឡិចត្រូនិចដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន អាចឱ្យឧបករណ៍បញ្ជូនអុបទិកកម្រិតខ្ពស់ និងការតភ្ជាប់គ្នា។ វិធីសាស្ត្រសមាហរណកម្មសំខាន់ពីរមានដូចខាងក្រោម៖ ការរួមបញ្ចូលផ្នែកខាងមុខ (FEOL) ដែលឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ និងត្រង់ស៊ីស្ទ័រត្រូវបានផលិតក្នុងពេលដំណាលគ្នានៅលើស្រទាប់ស៊ីលីកុន ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានដំណើរការសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ប៉ុន្តែយកផ្ទៃបន្ទះឈីប។ ការរួមបញ្ចូលផ្នែកខាងក្រោយ (BEOL)។ ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺត្រូវបានផលិតនៅលើកំពូលលោហៈ ដើម្បីជៀសវាងការជ្រៀតជ្រែកជាមួយ CMOS ប៉ុន្តែត្រូវបានកំណត់ចំពោះសីតុណ្ហភាពដំណើរការទាបជាង។
រូបភាពទី 2: ការឆ្លើយតប និងកម្រិតបញ្ជូនរបស់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ Ge/Si ល្បឿនលឿន
កម្មវិធីមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ
ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺល្បឿនលឿនគឺជាសមាសធាតុសំខាន់នៅក្នុងការតភ្ជាប់មជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យជំនាន់ក្រោយ។ កម្មវិធីសំខាន់ៗរួមមាន៖ ឧបករណ៍បញ្ជូនអុបទិក៖ អត្រា 100G, 400G និងខ្ពស់ជាងនេះ ដោយប្រើម៉ូឌុល PAM-4; Aឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺកម្រិតបញ្ជូនខ្ពស់តម្រូវឱ្យមាន (>50 GHz)។
សៀគ្វីរួមបញ្ចូលអុបតូអេឡិចត្រូនិចដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន៖ ការរួមបញ្ចូលឯកតានៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាជាមួយម៉ូឌុលនិងសមាសធាតុផ្សេងទៀត; ម៉ាស៊ីនអុបទិកតូចចង្អៀតនិងដំណើរការខ្ពស់។
ស្ថាបត្យកម្មចែកចាយ៖ ការភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងអុបទិករវាងការគណនា ការផ្ទុក និងការផ្ទុកទិន្នន័យចែកចាយ; ជំរុញតម្រូវការសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលសន្សំសំចៃថាមពល និងមានកម្រិតបញ្ជូនខ្ពស់។
ទស្សនវិស័យនាពេលអនាគត
អនាគតនៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺល្បឿនលឿនអុបតូអេឡិចត្រូនិចរួមបញ្ចូលគ្នានឹងបង្ហាញនិន្នាការដូចខាងក្រោម៖
អត្រាទិន្នន័យខ្ពស់ជាង៖ ជំរុញការអភិវឌ្ឍឧបករណ៍បញ្ជូន 800G និង 1.6T; ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលមានកម្រិតបញ្ជូនធំជាង 100 GHz ត្រូវបានទាមទារ។
ការរួមបញ្ចូលដែលប្រសើរឡើង៖ ការរួមបញ្ចូលបន្ទះឈីបតែមួយនៃសម្ភារៈ III-V និងស៊ីលីកុន; បច្ចេកវិទ្យារួមបញ្ចូល 3D កម្រិតខ្ពស់។
សម្ភារៈថ្មី៖ ការរុករកសម្ភារៈពីរវិមាត្រ (ដូចជាក្រាហ្វីន) សម្រាប់ការរកឃើញពន្លឺលឿនបំផុត; យ៉ាន់ស្ព័រក្រុមទី IV ថ្មីសម្រាប់ការគ្របដណ្តប់រលកពន្លឺបន្ថែម។
កម្មវិធីថ្មីៗ៖ LiDAR និងកម្មវិធីចាប់សញ្ញាផ្សេងទៀតកំពុងជំរុញការអភិវឌ្ឍ APD; កម្មវិធីហ្វូតុងមីក្រូវ៉េវដែលតម្រូវឱ្យមានឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺលីនេអ៊ែរខ្ពស់។
ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺល្បឿនលឿន ជាពិសេសឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ Ge ឬ Si បានក្លាយជាកម្លាំងចលករដ៏សំខាន់នៃអុបតូអេឡិចត្រូនិចដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន និងការទំនាក់ទំនងអុបទិកជំនាន់ក្រោយ។ ការរីកចម្រើនជាបន្តបន្ទាប់ក្នុងវិស័យសម្ភារៈ ការរចនាឧបករណ៍ និងបច្ចេកវិទ្យាសមាហរណកម្មគឺមានសារៈសំខាន់ដើម្បីបំពេញតម្រូវការកម្រិតបញ្ជូនដែលកំពុងកើនឡើងនៃមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ និងបណ្តាញទូរគមនាគមន៍នាពេលអនាគត។ នៅពេលដែលវិស័យនេះបន្តវិវឌ្ឍ យើងអាចរំពឹងថានឹងឃើញឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលមានកម្រិតបញ្ជូនខ្ពស់ជាង សំឡេងរំខានទាប និងការរួមបញ្ចូលគ្នាយ៉ាងរលូនជាមួយសៀគ្វីអេឡិចត្រូនិច និងហ្វូតូនិក។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ២០ ខែមករា ឆ្នាំ ២០២៥