Photonique sur silicium
Conception, développement de procédés, tests et packaging
Grâce à sa miniaturisation sans précédent et à une compatibilité optimale avec les procédés CMOS, la photonique sur silicium est une technologie intégrée coeur qui s’adresse à un large éventail de marchés.
La photonique sur silicium est en passe de devenir une technologie stratégique pour la connectivité haut débit au sein des centres de données. Dans un futur proche, les circuits intégrés photoniques (PIC) apporteront des changements significatifs aux calculateurs haute performance et libéreront le plein potentiel de l’IA en repoussant les limites qui sont à l’origine d’engorgements de transmission pour les composants électroniques.
La photonique sur silicium s’étend également à de nombreuses nouvelles applications. Elle adresse par exemple, sans que cela soit exhaustif, la photonique quantique pour les communications et le calcul, les capteurs avancés pour les applications médicales, environnementales etc.
Pionnier de la photonique sur silicium depuis plus de 20 ans, le CEA-Leti a développé une boîte à outils technologiques aux performances de pointe pour les communications, le calcul et les capteurs optiques.
Dispositifs proposés
Le PDK (Process Design Kit) du CEA-Leti inclut des dispositifs de photonique sur silicium actifs et passifs offrant des performances avancées : dispositifs de routage, dispositifs WDM, modulateurs, photodétecteurs et lasers III-V/ Si, ainsi que des composants basés sur le nitrure de silicium pour la bande O, la bande C et d’autres longueurs d’onde sur demande. Le PDK du CEA-Leti est compatible avec les outils standards d’automatisation de la conception électronique, notamment de Siemens EDA et Luceda.
Conception de circuits
L’équipe du CEA-Leti conçoit des dispositifs et circuits innovants qui tiennent compte des impératifs spécifiques de ses partenaires. Les circuits peuvent être conçus à l’aide de la bibliothèque de composants standard du CEA-Leti ou à l’aide de nouveaux composants sur mesure.
Plateforme de fabrication
La plateforme polyvalente de photonique sur silicium offre une large gamme de procédés 200 mm et 300 mm compatibles CMOS qui s’appuient sur des équipements de classe mondiale en phase de préindustrialisation. Outre le silicium, le CEA-Leti maîtrise l’intégration et l’empilage de couches Si, SiGe, Ge et SiN amorphes. Le CEA-Leti propose donc à présent plusieurs plateformes PIC :
- SOI photonique ;
- Si3N4 ultra-faibles pertes ;
- SiGe / Si de faibles pertes pour les longueurs d’onde 3-8 μm ;
- Ge / SiGe de faibles pertes pour les longueurs d’onde 8-12 μm.
Le CEA-Leti est non seulement parvenu à intégrer des couches épitaxiales III-V, mais également de nouveaux matériaux tels que du LNOI (Lithium Niobate On Insulator), BTO (Barium Titanate), polymère, PCM (Phase Change Materials) et des matériaux superconducteurs dédiés à une nouvelle génération de lasers, modulateurs et détecteurs performants.
Tests
Les installations de test d’envergure mondiale du CEA-Leti incluent plusieurs probers automatisés directement sur wafer, ainsi que des équipements de test en température et haute fréquence, également sur dispositifs et modules.
Packaging
Les solutions de packaging du CEA-Leti s’appuient sur des blocs de construction
d’intégration 3D pour une variété d’usages, par exemple l’hybridation de
circuits intégrés électroniques et photoniques utilisant des micro-piliers,
l’assemblage par flip-chip et les TSV (Through-Silicon Via) photoniques.