邊宇龍

身份證號：320283198809073697

探討現(xiàn)代光纖通信集成電路的設(shè)計

邊宇龍

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當前信息化在我國呈現(xiàn)出快速的發(fā)展步伐，各種高科技技術(shù)的不斷更新，通訊系統(tǒng)在其中具有很大的影響，與通訊系統(tǒng)密不可分的就是集成電路了，本文就如何使用集成電路工藝的設(shè)計出較高性能的集成電路是當前電子信息技術(shù)行業(yè)所有待解決的難題，文章簡單介紹了光纖通信光電集成電路工藝設(shè)計的分析。

現(xiàn)代；光纖通信；光電集成；路集成電路；設(shè)計分析

前言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活已經(jīng)離不開通信方式，在生活中會有各種活動都是需要通信來完成傳遞，當前不管是通過什么樣的方式，什么樣的途徑，只要將傳達的信息傳遞到另外一方，這簡稱為通信，在很久以前人們的傳遞信息的方式各種各樣，但是當時的通訊是很落后的，時間也是需要很長，而在當前的通訊方式中，電話通信是較為常見的一種方式。

1、什么是光纖通信

近幾年來，隨著技術(shù)的進步，電信管理體制的改革以及電信市場的全面開放，光纖通信的發(fā)展呈現(xiàn)了一番全新的景象。所謂光纖通信就是一種以光線為傳媒的通信方式，利用廣播實現(xiàn)信息的傳送。光纖通訊就是以光導纖維作為信號傳輸介質(zhì)的通訊系統(tǒng)。具有抗干擾性好，超高帶寬等特點。如今社會我們使用的光纖通信有許多的優(yōu)點，例如，它可以傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長；線徑細、重量輕，原料為石英，節(jié)省金屬材料，這樣一來，節(jié)約了許多資源和能源，有利于資源合理地開發(fā)和使用；絕緣、抗電磁干擾性能強；隨著信息技術(shù)傳輸速度日益更新，光纖技術(shù)已得到廣泛的重視和應(yīng)用。在多微機電梯系統(tǒng)中，光纖的應(yīng)用充分滿足了大量的數(shù)據(jù)通信正確、可靠、高速傳輸和處理的要求。光纖技術(shù)在電梯上的應(yīng)用，大大提高了整個控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，使電梯系統(tǒng)的并聯(lián)群控性能有了明顯提高。電梯上所使用的光纖通信裝置主要由光源、光電接收器和光纖組成。

2、集成電路的實現(xiàn)

集成工藝技術(shù)也就是在最近的一二十年取得了飛速的發(fā)展。隨著元器件尺寸大小的不斷減小，集成電路的集成速度也在不斷地提高。發(fā)展迅速的集成電路工藝技術(shù)為通信系統(tǒng)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。當下，利用光電集成電路實現(xiàn)的光的發(fā)射和接收裝置已經(jīng)被各個實驗室所廣泛使用。光電集成電路在單片上集成的光和電元件越來越多了，這就是光電集成電路速度越來越快的原因。

3、光纖通信現(xiàn)狀

光纖通信技術(shù)的發(fā)展帶動了光纖產(chǎn)業(yè)的進步。想要實現(xiàn)光發(fā)射與光電集成電路是非常容易的，但是想要實現(xiàn)高速系統(tǒng)的混合集成是非常困難的。由于毫米波信號是狹窄的，所以可以使用混合集成工藝來實現(xiàn)毫米波系統(tǒng)，我們可以這樣來設(shè)計集成電路及其組成部分，使其波段上的輸入和輸出阻抗保持在大約50歐姆左右，即使用50歐姆的傳輸線來連接元器件和集成電路。此外，例如激光驅(qū)動、時鐘恢復、數(shù)據(jù)判決、復接、光接收放大等各種類型的模擬、數(shù)字、混合集成電路依然可以輕松實現(xiàn)，這是因為電路也可以設(shè)計成輸入輸出是50 歐姆的阻抗。想要利用混合方法實現(xiàn)高速光發(fā)射機與接收機的真正困難所在是激光二極管和光檢測器的阻抗不是50歐姆。尤其是激光二極管，他的非線性無法進行混合集成的。沒有合適的匹配網(wǎng)絡(luò)將基帶數(shù)據(jù)信號從激光二極管連接到驅(qū)動器或者從光檢測器連接到前置放大器上，就會大大地降低了系統(tǒng)的操作性能。這樣相比利用光發(fā)送和光接收的集成電路來實現(xiàn)是十分簡便的。利用光集成電路實現(xiàn)光發(fā)射和接收不僅可靠性高而且成本低。但是用光電集成電路也是具有一定的挑戰(zhàn)性的，制作光元件和電子電路所需要的材料是存在一定的差別的。現(xiàn)在制造高速光發(fā)射和接受光電集成電路在光傳輸系統(tǒng)中是十分必要的。這個設(shè)計工藝的難點在于要形成材料，即適合制造光電器件和電子電路所需要的制作材料，此外還要設(shè)計出光電集成電路?，F(xiàn)實很殘酷，大家仍需努力。

4、光電集成電路

光發(fā)射機光電集成電路一般是由同一底上的激光二極管和驅(qū)動電路構(gòu)成的。集成電路其中包括了電子元器件結(jié)構(gòu)的生長、激光、激光二極管、電阻器、晶體管等電子元件的制造，其中光電元件和金屬化連接是比較困難的。在外延生長的襯底上，大概需要三個工序來集成光電集成電路，分別為制作激光二極管、制作電子電路、進行光電元件之間的連接。首先要制作激光二極管，激光二極管的P型區(qū)域歐姆接觸層通過蒸發(fā)形成金屬狀態(tài)，隨后利用光刻法來生成激光二極管的大概區(qū)間，然后進行濕法刻蝕形成接觸激光二極管的N區(qū)區(qū)間，最后在活性離子刻蝕體系中完成刻蝕過程，直到遇到AGAAS層后停止刻蝕過程。AGAAS層能隔離電子電路機構(gòu)和激光結(jié)構(gòu)，形成一種薄膜電阻，從而形成第一金屬層和空氣橋兩個連接層。我們通常采用空氣橋連接激光二極管的P區(qū)，采用第一金屬層連接激光二極管的N區(qū)，這樣就能很好地實現(xiàn)激光二極管和電子電路層的連接。

5、主要工藝流程

第一步，我們要準備好充足的材料，對材料進行結(jié)構(gòu)和參數(shù)方面的設(shè)計計算，并確定材料的外延生長，來確定集成方式及集成所需要的元器件。第二步，對PD臺面進行腐蝕，首先腐蝕掉INP層露出HEMT的帽層，把MSM保留在芯片上，即通過把PD臺面以外的PD層材料腐蝕掉來露出HEMT層。第三步就是進行器件的隔離工作，仍然使用臺面腐蝕的辦法將HEMT和PD元器件之間隔離起來，想要實現(xiàn)比較好的隔離效果就一定要準確的腐蝕到半絕緣襯底上。最后就是保護芯片的工作了，在芯片表面沉淀一層介質(zhì)，這樣不僅保護了芯片表面還成為了源漏的輔助剝離介質(zhì)。

6、結(jié)語

光纖通信技術(shù)作為通信產(chǎn)業(yè)中的支柱，是我們現(xiàn)如今社會中使用最多的通信方式。即使在現(xiàn)在的社會當中，光纖通信技術(shù)得到了十分穩(wěn)定有效的發(fā)展，但是現(xiàn)在科技發(fā)展如此之快，越來越多的新技術(shù)涌現(xiàn)出來，我國的通信技術(shù)水平也得到了明顯的改善與提高，光纖通信的使用范圍和價值也在悄悄地擴張。但是光纖通信技術(shù)為了迎合網(wǎng)絡(luò)時代，必須有更高層次的發(fā)展，才能占據(jù)市場的主流地位。我相信隨著光通信技術(shù)更加深入地發(fā)展，光纖通信一定會對整個通信行業(yè)甚至社會的進步起到舉足輕重的作用。

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