研究:メンブレン

Si LSIの歴史はスケーリングという概念に基づく技術進化の歴史です。SoC (System on Chip)に代表される一括機能集積は、プロセッサの処理能力や消費電力を大幅に改善させますが、同時に金属配線におけるRC遅延がシステム全体を制限するようになります(配線ボトルネック)。近年の電子回路技術の発展は目覚しく、この問題をクリアすべく様々な方法が考案されています。

光による超高速伝送は、金属配線で見られるような伝送遅延・電磁波干渉などの問題が生じない上、多重化による大容量伝送も可能となることから、次世代の配線技術として期待が高まっています。光配線における指標として、「光源」「光伝送路」「受光素子」の一連の光コンポーネントをLSI上に構築し、100fJ/bit以下の消費電力で伝送を行うことが必須とされています。



上この題を克服するため、薄膜光回路をLSI上にハイブリッド実装する技術を開発しています。100fJ/bitという低消費電力動作を目指して作られたⅢ-Ⅴ族化合物半導体の薄膜光回路をSiプラットフォーム上に構築することで、最上部の金属配線層を光配線層に置き換えます (Figure 1)。本技術のポイントはⅢ-Ⅴ族化合物半導体からなるコア層を薄膜(Membrane)として形成し、コア層上下を低屈折材料(SiO2または空気)によって挟み込む点にあります (Figure 2)。これにより、コア層の光閉じ込めを増強させ、一連の光素子の性能を大幅に向上させることができます。


Figure 2

代表的な論文:

東京工業大学 工学院 電気電子系 西山研究室

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