Η βάση και το κλειδί για την υλοποίηση της οπτοηλεκτρονικής ολοκλήρωσης εξακολουθεί να είναι η φωτονική ολοκλήρωση.
(1) Τεχνολογία φωτονικής ολοκλήρωσης που βασίζεται σε InP
Η τεχνολογία οπτοηλεκτρονικών συσκευών που βασίζεται στο InP είναι σχετικά ώριμη και η ενσωμάτωση οπτοηλεκτρονικών συσκευών με διαφορετικές λειτουργίες μπορεί να πραγματοποιηθεί αλλάζοντας τη δομή της ζώνης των κβαντικών φρεατίων με συγκεκριμένο τρόπο στο υπόστρωμα υλικού InP. Επί του παρόντος, οι τεχνολογίες ανάπτυξης υλικών που αλλάζει τη δομή της ενεργειακής ζώνης των κβαντικών φρεατίων περιλαμβάνουν κυρίως την κβαντική τεχνολογία καλά, την τεχνολογία ανάπτυξης άκρης, την ίδια μέθοδο ενεργού περιοχής, και την επιλεγμένη τεχνολογία epitaxy περιοχής. Προκειμένου να αποκτηθούν τα υψηλής απόδοσης φωτονικά ενσωματωμένα τσιπ ελαχιστοποιώντας το κόστος, αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να αναμειχθούν. Μεταξύ αυτών, Guo Weihua του Πανεπιστημίου Huazhong της Επιστήμης και της Τεχνολογίας και άλλοι που χρησιμοποιούνται κβαντική καλά υβριδική τεχνολογία για να πραγματοποιήσει on-chip φωτονική ενσωμάτωση των παθητικών και ενεργών οπτοηλεκτρονικών συσκευών, και κατασκευασμένα InP με βάση μονολιθικές ολοκληρωμένες οπτικές σταδιακές συστοιχίες. Το μονολιθικό φωτονικό ολοκληρωμένο κύκλωμα ενσωματώνει λέιζερ, διαχωριστές δέσμης, μετατοπιστές φάσης, οπτικούς ενισχυτές ημιαγωγών, ανιχνευτές και άλλα εξαρτήματα για να πραγματοποιήσει 5°×10° δισδιάστατη σάρωση εκτροπής δέσμης.
(2) Φωτονική ενσωμάτωση πυριτίου
Η φωτονική ενσωμάτωση πυριτίου μπορεί να διαιρεθεί σε μονολιθική ολοκλήρωση και υβριδική ενσωμάτωση σύμφωνα με τα υλικά και τις διαδικασίες κατασκευής. Η φωτονική μονολιθική ολοκλήρωση πυριτίου είναι η χρήση της τεχνολογίας κατασκευής Si CMOS στην ίδια γκοφρέτα πυριτίου για να ενσωματώσει τις πολλαπλάσιες πυρίτιο-βασισμένες φωτονικές συσκευές με τις ίδιες ή διαφορετικές λειτουργίες για να πραγματοποιήσει τη μετάδοση και την επεξεργασία ενός ή περισσότερων οπτικών σημάτων στο ίδιο τσιπ. Ωστόσο, ορισμένες ενεργές οπτοηλεκτρονικές συσκευές με βάση το πυρίτιο (ιδίως τα λέιζερ με βάση το πυρίτιο) δεν έχουν ακόμη επιτύχει τη βέλτιστη απόδοση λόγω των χαρακτηριστικών των ίδιων των υλικών και έχουν παραχθεί υβριδικές τεχνολογίες ολοκλήρωσης.
Η υβριδική ολοκλήρωση ενσωματώνει συνήθως τα optoelectronic τσιπ συσκευών με τις διαφορετικές λειτουργίες που αποτελούνται από τα διαφορετικά υλικά συστήματα σε ένα υπόστρωμα πυριτίου ή μέσω της σύνδεσης, της διασύνδεσης ή της σύνδεσης σε άλλα υποστρώματα. Μεταξύ αυτών, υπάρχουν πολλά τεχνικά μέσα για τη φωτονική υβριδική ολοκλήρωση πυριτίου, συμπεριλαμβανομένης της άμεσης σύζευξης ευθυγράμμισης, της κατακόρυφης σύζευξης σχάρων, και της συγκόλλησης κόλλας BCB. Πολλές μέθοδοι ενσωμάτωσης έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Μεταξύ αυτών, ο G. Roelkens και άλλοι του Πανεπιστημίου της Γάνδης στο Βέλγιο χρησιμοποίησαν μια ειδική κόλλα πολυμερισμού (DVS-BCB) για να πραγματοποιήσουν τη συσκευή ομάδας III-V προκειμένου να πραγματοποιήσουν την ετερογενή ολοκλήρωση με την οπτοηλεκτρονική συσκευή III-V στον οπτικό κυματοοδηγό SOI. Οι δοκιμές δείχνουν ότι το πάχος της κόλλας BCB μεταξύ των ανώτερων και κατώτερων τσιπ είναι μόνο περίπου 45nm, και μπορεί να εξασφαλίσει την ακρίβεια της διαδικασίας σύζευξης και τη σταθερότητα της διαδικασίας ολοκλήρωσης.
(3) Οπτοηλεκτρονική ολοκλήρωση
Η συνεχής ανάπτυξη της τεχνολογίας φωτονικής ολοκλήρωσης καθιστά δυνατή την τεχνολογία οπτοηλεκτρονικής ολοκλήρωσης μεγάλης κλίμακας. Η τάση ανάπτυξης της οπτοηλεκτρονικής τεχνολογίας ολοκλήρωσης περιλαμβάνει κυρίως τις ακόλουθες τρεις πτυχές: Πρώτον, υψηλή ταχύτητα και υψηλές επιδόσεις (χαμηλός θόρυβος, υψηλό εύρος ζώνης, μεγάλο δυναμικό εύρος), οι οποίες μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες των τελικών χρηστών για μετάδοση δεδομένων υψηλής ταχύτητας· δεύτερον, μεγάλης κλίμακας ενοποίηση συστοιχιών, η οποία μπορεί να ανταποκριθεί στην ανάγκη του δικτύου ραχοκοκαλιά για σημαντική αύξηση της ταχύτητας? το τρίτο είναι η πολυλειτουργική επεξεργασία σημάτων, η οποία ενσωματώνει τις σύνθετες λειτουργίες επεξεργασίας σημάτων όπως η παραγωγή κυματομορφής, η κρίση στοιχείων, η αποκατάσταση ρολογιών, η ευρυζωνική διαχείριση, η παρακολούθηση καναλιών, και η παραγωγή/μετάδοση/ανίχνευση σημάτων μικροκυμάτων. Η βασική τεχνολογία της οπτοηλεκτρονικής ολοκλήρωσης είναι αναμφίβολα η τεχνολογία ενσωμάτωσης των φωτονικών ολοκληρωμένων συσκευών και των μικρηλεκτρονικών συσκευών υψηλής ταχύτητας. Λόγω της πολυπλοκότητας της τεχνολογίας οπτοηλεκτρονικής ολοκλήρωσης, οι συνολικές ιδέες των τεχνολογιών οπτοηλεκτρονικής ολοκλήρωσης που υιοθετούνται σήμερα κυρίως στο εσωτερικό και στο εξωτερικό είναι σχετικά συνεπείς. Όλοι υιοθετούν τη σχετικά ανεξάρτητη ολοκλήρωση του φωτονικού στρώματος και του ηλεκτρονικού στρώματος. Το οπτικό σήμα και το ηλεκτρικό σήμα μεταδίδονται ανεξάρτητα ή πολυεπίπεδη. Η ηλεκτρική διασύνδεση των ηλεκτρικών σημάτων πραγματοποιείται μέσω ετερογενούς ή ετερογενούς τεχνολογίας διασύνδεσης μεταξύ στρωμάτων. Το φωτονικό στρώμα είναι παρόμοιο με τη σχετική τεχνολογία της φωτονικής ενσωμάτωσης. Το ηλεκτρονικό στρώμα υιοθετεί συνήθως την τυποποιημένη τεχνολογία CMOS πυριτίου, και μόνο τα πυρίτιο-βασισμένα υλικά μπορούν να επιτύχουν τη μεγάλης κλίμακας, χαμηλού κόστους κατασκευή VLSI. Σύμφωνα με τους τύπους και τις μεθόδους υλοποίησης των οπτοηλεκτρονικών συσκευών που χρησιμοποιούνται για την ενσωμάτωση, η οπτοηλεκτρονική ενσωμάτωση μπορεί να διαιρεθεί σε μονολιθική οπτοηλεκτρονική ολοκλήρωση και υβριδική οπτοηλεκτρονική ολοκλήρωση. Το πρώτο είναι να συνειδητοποιήσουμε την προετοιμασία και την ενσωμάτωση των οπτικών και ηλεκτρικών συσκευών σε ένα υπόστρωμα όλος-πυριτίου, και το δεύτερο πραγματοποιείται σε ένα πυρίτιο-βασισμένο υπόστρωμα μέσω του πυριτίου μέσω του πυριτίου μέσω (TSV) ή άλλων τρισδιάστατων ετερογενών/ετερογενών τεχνολογιών ολοκλήρωσης Ενσωματώστε με πολλές άλλες οπτοηλεκτρονικές συσκευές.
