Прокладывая путь к следующему поколению кремниевой фотоники

Кремниевая фотоника превратилась в массовую технологию благодаря достижениям в области оптических коммуникаций. Нынешнее поколение привело к распространению интегрированных фотонных устройств — от тысяч до миллионов, главным образом в форме коммуникационных трансиверов для центров обработки данных. Уже скоро появятся продукты для множества перспективных применений, таких как сенсорика и вычислительная техника. Что потребуется, чтобы увеличить распространение кремниевой фотоники с миллионов до миллиардов поставляемых устройств? Как будет выглядеть следующее поколение кремниевой фотоники? Каковы общие черты проблем интеграции и производства, с которыми сталкиваются приложения кремниевой фотоники, и какие новые технологии способны их решить? В этой обзорно-перспективной статье предпринята попытка ответить на эти вопросы. Мы прослеживаем тенденции смены поколений в технологии кремниевой фотоники, проводя параллели с определениями поколений технологии комплементарных структур металл–оксид–полупроводник (CMOS). Мы выявляем ключевые проблемы, которые необходимо решить для существенного продвижения в области устройств, схем, интеграции и корпусирования, совместимых с технологическими процессами CMOS-фабрик. Мы также определяем задачи, критически важные для следующего поколения систем и приложений в области коммуникаций, обработки сигналов и сенсорики. Выявляя и обобщая такие проблемы и возможности, мы стремимся стимулировать дальнейшие исследования устройств, схем и систем для экосистемы кремниевой фотоники.