ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික්ඒකාබද්ධ කිරීමේ ක්රමය
ඒකාබද්ධ කිරීමඡායාරූප විද්යාවසහ ඉලෙක්ට්රොනික විද්‍යාව යනු තොරතුරු සැකසුම් පද්ධතිවල හැකියාවන් වැඩිදියුණු කිරීම, වේගවත් දත්ත හුවමාරු අනුපාත, අඩු බලශක්ති පරිභෝජනය සහ වඩාත් සංයුක්ත උපාංග සැලසුම් සක්‍රීය කිරීම සහ පද්ධති නිර්මාණය සඳහා විශාල නව අවස්ථා විවෘත කිරීමේ ප්‍රධාන පියවරකි. ඒකාබද්ධ කිරීමේ ක්‍රම සාමාන්‍යයෙන් කාණ්ඩ දෙකකට බෙදා ඇත: මොනොලිතික් ඒකාබද්ධ කිරීම සහ බහු-චිප් ඒකාබද්ධ කිරීම.
මොනොලිතික් ඒකාබද්ධ කිරීම
මොනොලිතික් ඒකාබද්ධ කිරීම සාමාන්‍යයෙන් අනුකූල ද්‍රව්‍ය සහ ක්‍රියාවලි භාවිතා කරමින් එකම උපස්ථරයක් මත ෆෝටෝනික් සහ ඉලෙක්ට්රොනික සංරචක නිෂ්පාදනය කිරීම ඇතුළත් වේ. මෙම ප්‍රවේශය තනි චිපයක් තුළ ආලෝකය සහ විදුලිය අතර බාධාවකින් තොර අතුරු මුහුණතක් නිර්මාණය කිරීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි.
වාසි:
1. අන්තර් සම්බන්ධතා පාඩු අවම කිරීම: ෆෝටෝන සහ ඉලෙක්ට්රොනික උපාංග ආසන්නයේ තැබීමෙන් ඔෆ් චිප් සම්බන්ධතා හා සම්බන්ධ සංඥා පාඩු අවම වේ.
2, වැඩිදියුණු කරන ලද කාර්ය සාධනය: කෙටි සංඥා මාර්ග සහ අඩු ප්‍රමාදය හේතුවෙන් දැඩි අනුකලනය වේගවත් දත්ත හුවමාරු වේගයකට හේතු විය හැක.
3, කුඩා ප්‍රමාණය: දත්ත මධ්‍යස්ථාන හෝ අතේ ගෙන යා හැකි උපාංග වැනි අවකාශය-සීමිත යෙදුම් සඳහා විශේෂයෙන් ප්‍රයෝජනවත් වන ඉතා සංයුක්ත උපාංග සඳහා මොනොලිතික් අනුකලනය ඉඩ දෙයි.
4, බලශක්ති පරිභෝජනය අඩු කිරීම: බලශක්ති අවශ්යතා සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කළ හැකි වෙනම පැකේජ සහ දිගු-දුර අන්තර් සම්බන්ධතා සඳහා අවශ්යතාවය ඉවත් කරන්න.
අභියෝගය:
1) ද්‍රව්‍ය ගැළපුම: උසස් තත්ත්වයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ ෆොටෝනික ශ්‍රිත යන දෙකටම සහය වන ද්‍රව්‍ය සෙවීම අභියෝගාත්මක විය හැක්කේ ඒවාට බොහෝ විට විවිධ ගුණාංග අවශ්ය වන බැවිනි.
2, ක්‍රියාවලි ගැළපුම: එක් සංරචකයක ක්‍රියාකාරීත්වය පිරිහීමට ලක් නොකර එකම උපස්ථරයක් මත ඉලෙක්ට්රොනික හා ෆෝටෝනවල විවිධ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් ඒකාබද්ධ කිරීම සංකීර්ණ කාර්යයකි.
4, සංකීර්ණ නිෂ්පාදනය: ඉලෙක්ට්රොනික සහ ෆෝටෝනොනික් ව්‍යුහයන් සඳහා අවශ්ය ඉහළ නිරවද්‍යතාවය නිෂ්පාදනයේ සංකීර්ණත්වය සහ පිරිවැය වැඩි කරයි.
බහු චිප් ඒකාබද්ධ කිරීම
මෙම ප්‍රවේශය එක් එක් කාර්යය සඳහා ද්‍රව්‍ය සහ ක්‍රියාවලි තෝරාගැනීමේදී වැඩි නම්‍යශීලී බවක් ලබා දේ. මෙම අනුකලනයේදී, ඉලෙක්ට්රොනික සහ ෆෝටෝනික් සංරචක විවිධ ක්‍රියාවලීන්ගෙන් පැමිණෙන අතර පසුව එකට එකලස් කර පොදු පැකේජයක් හෝ උපස්ථරයක් මත තබා ඇත (රූපය 1). දැන් අපි optoelectronic chips අතර බන්ධන මාදිලි ලැයිස්තුගත කරමු. සෘජු බන්ධන: මෙම තාක්ෂණයට සාමාන්‍යයෙන් අණුක බන්ධන බලවේග, තාපය සහ පීඩනය මගින් පහසුකම් සපයන තල මතුපිට දෙකක සෘජු භෞතික සම්බන්ධතා සහ බන්ධනය ඇතුළත් වේ. එය සරල බව සහ ඉතා අඩු පාඩු සම්බන්ධතා වල වාසිය ඇත, නමුත් නිශ්චිතව පෙළගැස්වූ සහ පිරිසිදු මතුපිට අවශ්ය වේ. තන්තු/ග්‍රේටින් කප්ලිං: මෙම යෝජනා ක්‍රමයේදී, ෆයිබර් හෝ ෆයිබර් අරාව පෙළගස්වා ෆෝටෝනික් චිපයේ කෙළවරට හෝ මතුපිටට බැඳී ඇති අතර එමඟින් ආලෝකය චිපය තුළට සහ පිටතට සම්බන්ධ කිරීමට ඉඩ සලසයි. ෆොටෝනික් චිපය සහ බාහිර තන්තු අතර ආලෝකය සම්ප්‍රේෂණය කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා සිරස් සම්බන්ධ කිරීම සඳහා ද දැලක භාවිතා කළ හැකිය. හරහා සිලිකන් සිදුරු (TSVs) සහ ක්ෂුද්‍ර ගැටිති: හරහා සිලිකන් සිදුරු යනු සිලිකන් උපස්ථරයක් හරහා සිරස් අන්තර් සම්බන්ධිත වන අතර, චිප්ස් ත්‍රිමාන වශයෙන් ගොඩගැසීමට ඉඩ සලසයි. ක්ෂුද්‍ර-උත්තල ලක්ෂ්‍ය සමඟ ඒකාබද්ධව, ඒවා අධි-ඝනත්ව අනුකලනය සඳහා සුදුසු, ගොඩගැසූ වින්‍යාසයන්හි ඉලෙක්ට්රොනික සහ ෆෝටෝනික් චිප් අතර විද්‍යුත් සම්බන්ධතා ලබා ගැනීමට උපකාරී වේ. දෘශ්‍ය අතරමැදි ස්තරය: දෘශ්‍ය අතරමැදි ස්තරය යනු චිප්ස් අතර දෘශ්‍ය සංඥා මෙහෙයවීම සඳහා අතරමැදියෙකු ලෙස ක්‍රියා කරන දෘශ්‍ය තරංග මාර්ගෝපදේශ අඩංගු වෙනම උපස්ථරයකි. එය නිශ්චිතව පෙළගැස්වීමට ඉඩ සලසයි, සහ අතිරේක නිෂ්ක්රීය වේදෘශ්ය සංරචකසම්බන්ධතා නම්‍යතාවය වැඩි කිරීම සඳහා ඒකාබද්ධ කළ හැකිය. දෙමුහුන් බන්ධන: මෙම උසස් බන්ධන තාක්‍ෂණය සෘජු බන්ධන සහ ක්ෂුද්‍ර-බම්ප් තාක්‍ෂණය ඒකාබද්ධ කර චිප්ස් සහ උසස් තත්ත්වයේ දෘශ්‍ය අතුරුමුහුණත් අතර ඉහළ ඝනත්ව විද්‍යුත් සම්බන්ධතා ලබා ගනී. ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්රොනික සම ඒකාබද්ධතාවය සඳහා එය විශේෂයෙන් පොරොන්දු වේ. Solder bump බන්ධනය: flip chip බන්ධනයට සමාන, පෑස්සුම් ගැටිති විදුලි සම්බන්ධතා නිර්මාණය කිරීමට භාවිතා කරයි. කෙසේ වෙතත්, දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්රොනික ඒකාබද්ධතාවයේ සන්දර්භය තුළ, තාප ආතතියෙන් ඇති වන ෆොටෝනික් සංරචක වලට සිදුවන හානිය වළක්වා ගැනීම සහ දෘශ්‍ය පෙළගැස්ම පවත්වා ගැනීම කෙරෙහි විශේෂ අවධානයක් යොමු කළ යුතුය.
රූපය 1: : ඉලෙක්ට්‍රෝන/ෆෝටෝන චිප-චිප බන්ධන ක්රමය
මෙම ප්‍රවේශයන්ගේ ප්‍රතිලාභ සැලකිය යුතු ය: CMOS ලෝකය මුවර්ගේ නීතියේ වැඩිදියුණු කිරීම් දිගටම අනුගමනය කරන බැවින්, CMOS හෝ Bi-CMOS සෑම පරම්පරාවක්ම ඉක්මනින් ලාභ සිලිකන් ෆෝටෝනික් චිපයකට අනුවර්තනය කිරීමට හැකි වනු ඇත, එමඟින් හොඳම ක්‍රියාවලීන්හි ප්‍රතිලාභ ලබා ගත හැකිය. ෆෝටෝනික්ස් සහ ඉලෙක්ට්රොනික. ෆෝටෝනික්ස් සඳහා සාමාන්‍යයෙන් ඉතා කුඩා ව්‍යුහයන් (නැනෝමීටර 100ක පමණ ප්‍රධාන ප්‍රමාණයන් සාමාන්‍ය වේ) සහ ට්‍රාන්සිස්ටර හා සසඳන විට උපාංග විශාල වීම අවශ්ය නොවන නිසා, ආර්ථික සලකා බැලීම් ෆෝටෝනික් උපාංග ඕනෑම දියුණු ක්‍රියාවලියකින් වෙන් කර වෙනම ක්‍රියාවලියක් තුළ නිෂ්පාදනය කිරීමට නැඹුරු වනු ඇත. අවසාන නිෂ්පාදනය සඳහා අවශ්ය ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ.
වාසි:
1, නම්‍යශීලී බව: ඉලෙක්ට්රොනික සහ ෆොටෝනික් සංරචකවල හොඳම කාර්ය සාධනය ලබා ගැනීම සඳහා විවිධ ද්‍රව්‍ය සහ ක්‍රියාවලි ස්වාධීනව භාවිතා කළ හැක.
2, ක්‍රියාවලි පරිණතභාවය: එක් එක් සංරචක සඳහා පරිණත නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් භාවිතා කිරීමෙන් නිෂ්පාදනය සරල කර පිරිවැය අඩු කළ හැකිය.
3, පහසු උත්ශ්‍රේණිගත කිරීම සහ නඩත්තු කිරීම: සංරචක වෙන් කිරීම සමස්ත පද්ධතියටම බලපෑමක් නොකර තනි සංරචක ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට හෝ වැඩි දියුණු කිරීමට ඉඩ සලසයි.
අභියෝගය:
1, අන්තර් සම්බන්ධතා නැතිවීම: ඕෆ්-චිප් සම්බන්ධතාවය අතිරේක සංඥා අලාභයක් හඳුන්වා දෙන අතර සංකීර්ණ පෙළගැස්වීමේ ක්‍රියා පටිපාටි අවශ්ය විය හැකිය.
2, වැඩි වූ සංකීර්ණත්වය සහ ප්‍රමාණය: තනි සංරචක සඳහා අමතර ඇසුරුම් සහ අන්තර් සම්බන්ධතා අවශ්ය වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස විශාල ප්‍රමාණ සහ වැඩි පිරිවැයක් දැරීමට සිදුවේ.
3, ඉහළ බලශක්ති පරිභෝජනය: දිගු සංඥා මාර්ග සහ අතිරේක ඇසුරුම් ඒකලිතික ඒකාබද්ධතාවයට සාපේක්ෂව බලශක්ති අවශ්යතා වැඩි කළ හැක.
නිගමනය:
මොනොලිතික් සහ බහු-චිප් ඒකාබද්ධ කිරීම අතර තේරීම කාර්ය සාධන ඉලක්ක, ප්‍රමාණයේ සීමාවන්, පිරිවැය සලකා බැලීම් සහ තාක්‍ෂණික පරිණතභාවය ඇතුළුව යෙදුම්-විශේෂිත අවශ්යතා මත රඳා පවතී. නිෂ්පාදන සංකීර්ණත්වය තිබියදීත්, අතිශය කුඩා කිරීම, අඩු බලශක්ති පරිභෝජනය සහ අධිවේගී දත්ත සම්ප්‍රේෂණය අවශ්ය යෙදුම් සඳහා මොනොලිතික් අනුකලනය වාසිදායක වේ. ඒ වෙනුවට, බහු-චිප් අනුකලනය වැඩි නිර්මාණ නම්‍යශීලී බවක් ලබා දෙන අතර පවතින නිෂ්පාදන හැකියාවන් භාවිතා කරයි, මෙම සාධක දැඩි ඒකාබද්ධතාවයේ ප්‍රතිලාභ ඉක්මවා යන යෙදුම් සඳහා එය සුදුසු වේ. පර්යේෂණ ප්‍රගතියත් සමඟ, එක් එක් ප්‍රවේශය හා සම්බන්ධ අභියෝග අවම කරමින් පද්ධති ක්‍රියාකාරිත්වය ප්‍රශස්ත කිරීම සඳහා උපාය මාර්ග දෙකෙහිම අංග ඒකාබද්ධ කරන දෙමුහුන් ප්‍රවේශයන් ද ගවේෂණය කෙරේ.
පසු කාලය: ජූලි-08-2024