ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଏକୀକରଣ ପଦ୍ଧତି

ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସମନ୍ୱୟ ପଦ୍ଧତି

ର ସମନ୍ୱୟଫଟୋନିକ୍ସଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ହେଉଛି ସୂଚନା ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ପ୍ରଣାଳୀର କ୍ଷମତାକୁ ଉନ୍ନତ କରିବା, ଦ୍ରୁତ ଡାଟା ସ୍ଥାନାନ୍ତର ହାର, କମ ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର ଏବଂ ଅଧିକ କମ୍ପାକ୍ଟ ଡିଭାଇସ୍ ଡିଜାଇନ୍ ସକ୍ଷମ କରିବା ଏବଂ ସିଷ୍ଟମ୍ ଡିଜାଇନ୍ ପାଇଁ ବିଶାଳ ନୂତନ ସୁଯୋଗ ଖୋଲିବା ପାଇଁ ଏକ ପ୍ରମୁଖ ପଦକ୍ଷେପ। ସମନ୍ୱୟ ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକୁ ସାଧାରଣତଃ ଦୁଇଟି ବର୍ଗରେ ବିଭକ୍ତ କରାଯାଏ: ମୋନୋଲିଥିକ୍ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ୍ ଏବଂ ମଲ୍ଟି-ଚିପ୍ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ୍।

ଏକକ ସମନ୍ୱୟ
ମୋନୋଲିଥିକ୍ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ୍‌ରେ ସାଧାରଣତଃ ସୁସଙ୍ଗତ ସାମଗ୍ରୀ ଏବଂ ପ୍ରକ୍ରିୟା ବ୍ୟବହାର କରି ସମାନ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍‌ରେ ଫଟୋନିକ୍ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକ ନିର୍ମାଣ କରାଯାଇଥାଏ। ଏହି ପଦ୍ଧତି ଗୋଟିଏ ଚିପ୍ ମଧ୍ୟରେ ଆଲୋକ ଏବଂ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ମଧ୍ୟରେ ଏକ ସୁଗମ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ସୃଷ୍ଟି କରିବା ଉପରେ ଧ୍ୟାନ ଦିଏ।
ସୁବିଧା:
୧. ଆନ୍ତଃସଂଯୋଗ କ୍ଷତି ହ୍ରାସ କରନ୍ତୁ: ଫୋଟନ୍ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକୁ ନିକଟତର ସ୍ଥାନରେ ରଖିବା ଦ୍ୱାରା ଅଫ-ଚିପ୍ ସଂଯୋଗ ସହିତ ଜଡିତ ସିଗନାଲ୍ କ୍ଷତି ହ୍ରାସ ପାଇଥାଏ।
2, ଉନ୍ନତ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା: ସଂକ୍ଷିପ୍ତ ସିଗନାଲ ପଥ ଏବଂ ହ୍ରାସିତ ବିଳମ୍ବତା ଯୋଗୁଁ କଠୋର ସମନ୍ୱୟ ଦ୍ରୁତ ଡାଟା ସ୍ଥାନାନ୍ତର ଗତି ଆଣିପାରେ।
3, ଛୋଟ ଆକାର: ଏକକୀକରଣ ଅତ୍ୟନ୍ତ କମ୍ପାକ୍ଟ ଡିଭାଇସ୍ ପାଇଁ ଅନୁମତି ଦିଏ, ଯାହା ବିଶେଷ ଭାବରେ ସ୍ଥାନ-ସୀମିତ ପ୍ରୟୋଗ, ଯେପରିକି ଡାଟା ସେଣ୍ଟର କିମ୍ବା ହ୍ୟାଣ୍ଡହେଲ୍ଡ ଡିଭାଇସ୍ ପାଇଁ ଲାଭଦାୟକ।
୪, ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବ୍ୟବହାର ହ୍ରାସ କରନ୍ତୁ: ପୃଥକ ପ୍ୟାକେଜ୍ ଏବଂ ଦୂର-ଦୂରାନ୍ତର ଇଣ୍ଟରକନେକ୍ଟଗୁଡ଼ିକର ଆବଶ୍ୟକତାକୁ ଦୂର କରନ୍ତୁ, ଯାହା ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଆବଶ୍ୟକତାକୁ ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ କରିପାରିବ।
ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ:
୧) ସାମଗ୍ରୀ ସୁସଙ୍ଗତତା: ଉଚ୍ଚ-ଗୁଣବତ୍ତା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ଏବଂ ଫଟୋନିକ୍ କାର୍ଯ୍ୟକୁ ସମର୍ଥନ କରୁଥିବା ସାମଗ୍ରୀ ଖୋଜିବା କଷ୍ଟକର ହୋଇପାରେ କାରଣ ସେମାନଙ୍କୁ ପ୍ରାୟତଃ ଭିନ୍ନ ଗୁଣ ଆବଶ୍ୟକ ହୁଏ।
୨, ପ୍ରକ୍ରିୟା ସୁସଙ୍ଗତତା: କୌଣସି ଗୋଟିଏ ଉପାଦାନର କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ ହ୍ରାସ ନକରି ସମାନ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ଏବଂ ଫୋଟନର ବିବିଧ ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ଏକୀକୃତ କରିବା ଏକ ଜଟିଳ କାର୍ଯ୍ୟ।
୪, ଜଟିଳ ଉତ୍ପାଦନ: ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଏବଂ ଫଟୋନୋନିକ୍ ଗଠନ ପାଇଁ ଆବଶ୍ୟକ ଉଚ୍ଚ ସଠିକତା ଉତ୍ପାଦନର ଜଟିଳତା ଏବଂ ମୂଲ୍ୟକୁ ବୃଦ୍ଧି କରେ।

ମଲ୍ଟି-ଚିପ୍ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ୍
ଏହି ପଦ୍ଧତି ପ୍ରତ୍ୟେକ କାର୍ଯ୍ୟ ପାଇଁ ସାମଗ୍ରୀ ଏବଂ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଚୟନ କରିବାରେ ଅଧିକ ନମନୀୟତା ପ୍ରଦାନ କରେ। ଏହି ସମନ୍ୱୟରେ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଏବଂ ଫଟୋନିକ୍ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକ ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରକ୍ରିୟାରୁ ଆସିଥାଏ ଏବଂ ତା’ପରେ ଏକତ୍ରିତ ହୋଇ ଏକ ସାଧାରଣ ପ୍ୟାକେଜ୍ କିମ୍ବା ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ରଖାଯାଏ (ଚିତ୍ର 1)। ଏବେ ଆସନ୍ତୁ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଚିପ୍ସ ମଧ୍ୟରେ ବଣ୍ଡିଂ ମୋଡ୍ ତାଲିକାଭୁକ୍ତ କରିବା। ସିଧାସଳଖ ବଣ୍ଡିଂ: ଏହି କୌଶଳରେ ଦୁଇଟି ପ୍ଲାନର୍ ପୃଷ୍ଠର ସିଧାସଳଖ ଭୌତିକ ସମ୍ପର୍କ ଏବଂ ବଣ୍ଡିଂ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ, ଯାହା ସାଧାରଣତଃ ଆଣବିକ ବଣ୍ଡିଂ ବଳ, ତାପ ଏବଂ ଚାପ ଦ୍ୱାରା ସହଜ ହୋଇଥାଏ। ଏହାର ସରଳତା ଏବଂ ସମ୍ଭାବ୍ୟ ଭାବରେ ବହୁତ କମ୍ କ୍ଷତି ସଂଯୋଗର ସୁବିଧା ଅଛି, କିନ୍ତୁ ସଠିକ୍ ଭାବରେ ସଂଯୁକ୍ତ ଏବଂ ସଫା ପୃଷ୍ଠ ଆବଶ୍ୟକ କରେ। ଫାଇବର/ଗ୍ରେଟିଂ କପଲିଂ: ଏହି ଯୋଜନାରେ, ଫାଇବର କିମ୍ବା ଫାଇବର ଆରେକୁ ଫଟୋନିକ୍ ଚିପ୍ ର ଧାର କିମ୍ବା ପୃଷ୍ଠ ସହିତ ସଂଯୁକ୍ତ ଏବଂ ବଣ୍ଡ କରାଯାଏ, ଯାହା ଆଲୋକକୁ ଚିପ୍ ଭିତରକୁ ଏବଂ ବାହାରକୁ ଯୋଡିବାକୁ ଅନୁମତି ଦିଏ। ଗ୍ରେଟିଂକୁ ଭୂଲମ୍ବ କପଲିଂ ପାଇଁ ମଧ୍ୟ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ, ଯାହା ଫଟୋନିକ୍ ଚିପ୍ ଏବଂ ବାହ୍ୟ ଫାଇବର ମଧ୍ୟରେ ଆଲୋକର ପ୍ରସାରଣର ଦକ୍ଷତାକୁ ଉନ୍ନତ କରିଥାଏ। ଥ୍ରୁ-ସିଲିକନ୍ ଗର୍ତ୍ତ (TSVs) ଏବଂ ମାଇକ୍ରୋ-ବମ୍ପ: ଥ୍ରୁ-ସିଲିକନ୍ ଗର୍ତ୍ତଗୁଡ଼ିକ ଏକ ସିଲିକନ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ମାଧ୍ୟମରେ ଭୂଲମ୍ବ ଆନ୍ତଃସଂଯୋଗ, ଯାହା ଚିପ୍ସଗୁଡ଼ିକୁ ତିନି ପରିମାଣରେ ଷ୍ଟାକ୍ କରିବାକୁ ଅନୁମତି ଦିଏ। ମାଇକ୍ରୋ-କନଭେକ୍ସ ପଏଣ୍ଟ ସହିତ ମିଳିତ ଭାବରେ, ସେମାନେ ଷ୍ଟାକ୍ ହୋଇଥିବା ବିନ୍ୟାସରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଏବଂ ଫଟୋନିକ୍ ଚିପ୍ସ ମଧ୍ୟରେ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ସଂଯୋଗ ହାସଲ କରିବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରନ୍ତି, ଯାହା ଉଚ୍ଚ-ଘନତା ସମନ୍ୱୟ ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ। ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ମଧ୍ୟସ୍ଥି ସ୍ତର: ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ମଧ୍ୟସ୍ଥି ସ୍ତର ହେଉଛି ଏକ ପୃଥକ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଯେଉଁଥିରେ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ୱେଭଗାଇଡ୍ ଥାଏ ଯାହା ଚିପ୍ସ ମଧ୍ୟରେ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ସିଗନାଲଗୁଡ଼ିକୁ ରାଉଟିଂ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ମଧ୍ୟସ୍ଥି ଭାବରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରେ। ଏହା ସଠିକ୍ ସଂରଚନା ଏବଂ ଅତିରିକ୍ତ ନିଷ୍କ୍ରିୟତା ପାଇଁ ଅନୁମତି ଦିଏ।ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକସଂଯୋଗ ନମନୀୟତା ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ସମନ୍ୱିତ କରାଯାଇପାରିବ। ହାଇବ୍ରିଡ୍ ବଣ୍ଡିଂ: ଏହି ଉନ୍ନତ ବଣ୍ଡିଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଚିପ୍ସ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଗୁଣବତ୍ତା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ମଧ୍ୟରେ ଉଚ୍ଚ-ଘନତା ବୈଦ୍ୟୁତିକ ସଂଯୋଗ ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ସିଧାସଳଖ ବଣ୍ଡିଂ ଏବଂ ମାଇକ୍ରୋ-ବମ୍ପ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାକୁ ମିଶ୍ରଣ କରେ। ଏହା ଉଚ୍ଚ-କାରଣକାରୀ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ସହ-ସଂଯୋଜନ ପାଇଁ ବିଶେଷ ଭାବରେ ପ୍ରତିଶ୍ରୁତିବଦ୍ଧ। ସୋଲଡର ବମ୍ପ ବଣ୍ଡିଂ: ଫ୍ଲିପ୍ ଚିପ୍ ବଣ୍ଡିଂ ପରି, ବୈଦ୍ୟୁତିକ ସଂଯୋଗ ସୃଷ୍ଟି କରିବା ପାଇଁ ସୋଲଡର ବମ୍ପ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। ତଥାପି, ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ସମନ୍ୱୟ ପରିପ୍ରେକ୍ଷୀରେ, ଥର୍ମାଲ୍ ଚାପ ଯୋଗୁଁ ଫଟୋନିକ୍ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର କ୍ଷତି ଏଡାଇବା ଏବଂ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଆଲାଇନ୍ମେଣ୍ଟ ବଜାୟ ରଖିବା ପାଇଁ ବିଶେଷ ଧ୍ୟାନ ଦେବାକୁ ପଡିବ।

ଚିତ୍ର ୧: : ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍/ଫୋଟନ୍ ଚିପ୍-ଟୁ-ଚିପ୍ ବନ୍ଧନ ଯୋଜନା

ଏହି ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକର ଲାଭ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ: ଯେହେତୁ CMOS ବିଶ୍ୱ ମୁରଙ୍କ ନିୟମରେ ଉନ୍ନତିକୁ ଅନୁସରଣ କରିଚାଲିଛି, CMOS କିମ୍ବା Bi-CMOSର ପ୍ରତ୍ୟେକ ପିଢ଼ିକୁ ଏକ ଶସ୍ତା ସିଲିକନ୍ ଫଟୋନିକ୍ ଚିପ୍ ସହିତ ଶୀଘ୍ର ଗ୍ରହଣ କରିବା ସମ୍ଭବ ହେବ, ଯାହା ଫଟୋନିକ୍ସ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସରେ ସର୍ବୋତ୍ତମ ପ୍ରକ୍ରିୟାର ଲାଭ ଉଠାଇବ। କାରଣ ଫଟୋନିକ୍ସ ପାଇଁ ସାଧାରଣତଃ ବହୁତ ଛୋଟ ଗଠନର ନିର୍ମାଣ ଆବଶ୍ୟକ ହୁଏ ନାହିଁ (ପ୍ରାୟ 100 ନାନୋମିଟରର ଚାବି ଆକାର ସାଧାରଣ) ଏବଂ ଟ୍ରାଞ୍ଜିଷ୍ଟର ତୁଳନାରେ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକ ବଡ଼, ଆର୍ଥିକ ବିଚାର ଫଟୋନିକ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକୁ ଏକ ପୃଥକ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ନିର୍ମାଣ କରିବାକୁ ପ୍ରବୃତ୍ତ କରିବ, ଯାହା ଚୂଡ଼ାନ୍ତ ଉତ୍ପାଦ ପାଇଁ ଆବଶ୍ୟକ ଯେକୌଣସି ଉନ୍ନତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସରୁ ପୃଥକ।
ସୁବିଧା:
୧, ନମନୀୟତା: ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଏବଂ ଫଟୋନିକ୍ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ସର୍ବୋତ୍ତମ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ବିଭିନ୍ନ ସାମଗ୍ରୀ ଏବଂ ପ୍ରକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକୁ ସ୍ୱାଧୀନ ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ।
୨, ପ୍ରକ୍ରିୟା ପରିପକ୍ୱତା: ପ୍ରତ୍ୟେକ ଉପାଦାନ ପାଇଁ ପରିପକ୍ୱ ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟାର ବ୍ୟବହାର ଉତ୍ପାଦନକୁ ସରଳ କରିପାରିବ ଏବଂ ଖର୍ଚ୍ଚ ହ୍ରାସ କରିପାରିବ।
3, ସହଜ ଅପଗ୍ରେଡ୍ ଏବଂ ରକ୍ଷଣାବେକ୍ଷଣ: ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ପୃଥକୀକରଣ ସମଗ୍ର ସିଷ୍ଟମକୁ ପ୍ରଭାବିତ ନକରି ବ୍ୟକ୍ତିଗତ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକୁ ଅଧିକ ସହଜରେ ବଦଳାଯାଇପାରିବ କିମ୍ବା ଅପଗ୍ରେଡ୍ କରାଯାଇପାରିବ।
ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ:
୧, ଆନ୍ତଃସଂଯୋଗ କ୍ଷତି: ଅଫ-ଚିପ୍ ସଂଯୋଗ ଅତିରିକ୍ତ ସିଗନାଲ୍ କ୍ଷତି ଆଣିଥାଏ ଏବଂ ଜଟିଳ ଆଲାଇନ୍ମେଣ୍ଟ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଆବଶ୍ୟକ ହୋଇପାରେ।
୨, ବର୍ଦ୍ଧିତ ଜଟିଳତା ଏବଂ ଆକାର: ବ୍ୟକ୍ତିଗତ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକୁ ଅତିରିକ୍ତ ପ୍ୟାକେଜିଂ ଏବଂ ଆନ୍ତଃସଂଯୋଗ ଆବଶ୍ୟକ ହୁଏ, ଯାହା ଫଳରେ ବଡ଼ ଆକାର ଏବଂ ସମ୍ଭାବ୍ୟ ଭାବରେ ଅଧିକ ମୂଲ୍ୟ ହୁଏ।
3, ଅଧିକ ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର: ଲମ୍ବା ସିଗନାଲ ପଥ ଏବଂ ଅତିରିକ୍ତ ପ୍ୟାକେଜିଂ ଏକକ ସମନ୍ୱୟ ତୁଳନାରେ ଶକ୍ତି ଆବଶ୍ୟକତାକୁ ବୃଦ୍ଧି କରିପାରେ।
ଉପସଂହାର:
ମୋଲୋନିଥିକ୍ ଏବଂ ମଲ୍ଟି-ଚିପ୍ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ୍ ମଧ୍ୟରେ ବାଛିବା କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ଲକ୍ଷ୍ୟ, ଆକାର ସୀମାବଦ୍ଧତା, ମୂଲ୍ୟ ବିଚାର ଏବଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ପରିପକ୍ୱତା ସମେତ ପ୍ରୟୋଗ-ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଆବଶ୍ୟକତା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ। ଉତ୍ପାଦନ ଜଟିଳତା ସତ୍ତ୍ୱେ, ଅତ୍ୟଧିକ କ୍ଷୁଦ୍ରକରଣ, କମ ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଗତି ଡାଟା ପରିବହନ ଆବଶ୍ୟକ କରୁଥିବା ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ ପାଇଁ ମୋଲୋନିଥିକ୍ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ୍ ଲାଭଦାୟକ। ଏହା ବଦଳରେ, ମଲ୍ଟି-ଚିପ୍ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ୍ ଅଧିକ ଡିଜାଇନ୍ ନମନୀୟତା ପ୍ରଦାନ କରେ ଏବଂ ବିଦ୍ୟମାନ ଉତ୍ପାଦନ କ୍ଷମତା ବ୍ୟବହାର କରେ, ଏହାକୁ ସେହି ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ କରିଥାଏ ଯେଉଁଠାରେ ଏହି କାରଣଗୁଡ଼ିକ କଠୋର ସମନ୍ୱୟର ଲାଭକୁ ଅତିକ୍ରମ କରେ। ଗବେଷଣା ଅଗ୍ରଗତି ହେବା ସହିତ, ପ୍ରତ୍ୟେକ ପଦ୍ଧତି ସହିତ ଜଡିତ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜଗୁଡ଼ିକୁ ହ୍ରାସ କରିବା ସହିତ ସିଷ୍ଟମ୍ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରିବା ପାଇଁ ଉଭୟ ରଣନୀତିର ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକୁ ମିଶ୍ରିତ କରୁଥିବା ହାଇବ୍ରିଡ୍ ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକୁ ମଧ୍ୟ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଉଛି।