Контроль виробництва кремнієвої фотоніки в епоху ШІ

Більша пропускна здатність, менша затримка, нижче енергоспоживання та менше тепла — таких цілей прагнуть досягти виробники, адже навантаження ШІ наближає електричні з’єднання до їхніх меж.

Кремнієва фотоніка (SiPh) і співупакована оптика (CPO) пропонують альтернативний шлях: передавати дані світлом, а не лише електричними сигналами. Але для масштабного виробництва потрібно точно контролювати оптичні структури, матеріали й процеси інтеграції — від них залежать характеристики пристроїв і вихід придатної продукції.

У міру масштабування напівпровідникових архітектур традиційні мідні з’єднання стикаються зі зростанням опору, електроміграцією та проблемами енергоспоживання. Тому для виробників переходу до кремнієвої фотоніки супроводжує підвищення вимог до точного контролю оптичних структур і матеріалів.

Одна з головних відмінностей між традиційним виробництвом напівпровідників і кремнієвою фотонікою — параметри, які потрібно контролювати.

Вихід придатних фотонних пристроїв і їхні характеристики залежать від критичних розмірів, а також точного контролю геометрії, плівок і дефектів. Навіть відносно невеликі відхилення в процесі можуть суттєво вплинути на оптичні характеристики, а отже — на роботу пристрою та вихід придатної продукції.

Особливої уваги потребують такі ділянки:

• Геометрія з’єднання з оптичним волокном у V-подібному пазі: від неї можуть залежати розміщення й вирівнювання волокна та ефективність оптичного зв’язку.
• Геометрія хвилеводу й оболонка: висота, ширина, шорсткість і форма бокових стінок, показник заломлення та товщина оболонки впливають на утримання й поширення світла. Важливі також дефекти на торці хвилеводу.
• Мікролінзи: дефекти, форма, розташування та неоднорідність матеріалу можуть погіршувати проходження світла, формування пучка й оптичний зв’язок.
• Лазерні пристрої, для яких потрібно контролювати геометрію, плівки й дефектність.
• Кріплення кристала, його вигин і деформація, мікробампінг, наскрізні кремнієві перехідні з’єднання (TSV) та інші структури інтеграції: їхня геометрія й дефекти можуть впливати на оптичні та електричні характеристики.

Отже, контроль процесу охоплює низку етапів інспекції та метрології. Виробникам потрібні дані про різні параметри, що впливають на оптичні характеристики під час виготовлення й інтеграції.

Нагадаємо, ШІ змінює виробництво напівпровідників не лише через зростання попиту на чипи, а й через нові інструменти, дані та моделі співпраці в галузі.