隨著微電子技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,晶體管數(shù)目急劇增加,電互聯(lián)空間急劇減小,芯片功耗和性能受到嚴(yán)重制約。同時(shí)隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,大量的數(shù)據(jù)需要通過數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器處理,而服務(wù)器之間傳統(tǒng)的電互聯(lián)會(huì)產(chǎn)生大量的功耗。由此,對(duì)高速、大帶寬、低功耗、低成本的互聯(lián)技術(shù)提出了很大的需求。硅基光電技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高速、高集成度的光互聯(lián),同時(shí)可以用傳統(tǒng)微電子CMOS工藝的制造,是實(shí)現(xiàn)片上光互連極具競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案。目前硅基光電子集成芯片中最大的挑戰(zhàn)是片上光源的集成。片上光源的獲得主要有鍵合技術(shù)和直接外延生長(zhǎng)兩種方式。鍵合技術(shù)較為成熟,但是由于其擴(kuò)展性低的問題使得其不利于大規(guī)模集成。因此如果能采用直接生長(zhǎng)的方式在硅基襯底上獲得高質(zhì)量III-V材料將會(huì)是硅基光電子集成最理想的解決方案。本論文在硅基、SOI基襯底上直接外延高質(zhì)量InAs量子點(diǎn)發(fā)光結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,制備了不同形式的激光器器件,主要內(nèi)容如下:通過微納加工工藝制備硅基InAs量子點(diǎn)F-P腔電泵浦激光器。該激光器在室溫下的閾值電流為190 mA,閾值電流密度為265 A/cm²,對(duì)應(yīng)譜峰的半高寬為0.1 nm,激光器的工作溫度范圍為-20℃... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：123 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

2年來微處理器各項(xiàng)性能統(tǒng)計(jì)值，來源：英特爾公司Fig.1.142yearsofmicroprocessortrenddatafromIntel

的性能變化很小，比如電子時(shí)鐘頻率，功耗和單線程性能等等，其中電子頻率決定中央微處理器 (CPU) 的主頻速度，即 CPU 的運(yùn)算能力。為了使律繼續(xù)有效，電子行業(yè)已經(jīng)通過增加晶圓的尺寸和進(jìn)一步壓縮工藝節(jié)點(diǎn)的而最大程度地降低加工成本并增大每個(gè)線程中的邏輯核心數(shù)。為了使摩爾定律繼續(xù)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界得以延續(xù)，需要進(jìn)一步增加每個(gè)核成密度。但是，微處理器的功率損耗與電子時(shí)鐘頻率和每個(gè)核心的集成密比。目前，CPU 集成密度已經(jīng)達(dá)到核反應(yīng)堆相當(dāng)?shù)牧考?jí)，如果繼續(xù)增加，迅速上升。這就是為什么這么多年來，CPU 電子時(shí)鐘的頻率一直沒有提升原因。其次是在于晶體管數(shù)目急劇增加，引起用于電互聯(lián)的空間被不斷壓 1.2 顯示了 Intel 微處理器內(nèi)部的金屬相互連接。隨著電互聯(lián)維度的降低，輯門延時(shí)降低，但是電阻和 RC 信號(hào)的延遲都會(huì)明顯增加，同時(shí)還增加了部的噪聲和串?dāng)_，從而限制了性能的增益。此外，在圖 1.2 中可以看出在處理器中，幾乎沒有更多的空間用于電互聯(lián)。

量子點(diǎn)硅基激光器器件制作及其性能測(cè)試身性質(zhì)的限制，工藝線寬已經(jīng)接近極限。早在 2015 年 Int實(shí)現(xiàn) 10 nm 工藝，但是由于工藝穩(wěn)定性問題而不斷推遲該得到 CPU 計(jì)算性能的提升，目前采用平行增加邏輯核心部互聯(lián)的需求隨著微處理器中核心數(shù)的增加而不斷增加。高帶寬的互聯(lián)互通技術(shù)去克服上述挑戰(zhàn)，才能進(jìn)一步提升

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3145034