Современная электроника №1/2023

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 37 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023 Реализация матриц с многока - нальными 3D ФЭ процессорны - ми элементами требует разработки фотон - электронного интерфейса , обе - спечивающего многоканальный опти - ческий и электрический ввод - вывод информации на обеих поверхностях всей интегральной схемы . Реализация такого фотон - электронного интерфей - са , обеспечивающего многоканальный ввод - вывод информации в интеграль - ную схему , возможен , если для фотон - электронного многоканального ввода / вывода информации используются обе поверхности кристалла наряду с пла - нарным электрическим интерфейсом ввода / вывода . Такой подход позволяет реализовать принцип трёхмерной многоканальной связи и создавать функциональные 3D фотон - электронные полупроводнико - вые элементы с многоканальными ( матричными ) оптическими и элек - трическими каналами с потоковой обработкой информации для различ - ных устройств и строить высокопроиз - водительные информационно - вычис - лительные системы с множеством датчиков . Организация фотонного и элек - тронного ввода - вывода информации с использованием двух сторон кри - сталла позволяет перейти к разработ - ке кремниево - фотонной объёмной тех - нологии и созданию многоканальных фотон - электронных соединений на уровнях « чип – чип », « плата – плата », « распределённая объектовая связь » для различных устройств и строить высокопроизводительные информа - ционно - вычислительные системы со множеством датчиков ( рис . 16, 17). 3D ФЭ матрицы функциональных СБИС с оптическими и электрическими связями для потоковой обработки информации Матрицы функциональных СБИС с оптическими и электрическими связя - ми имеют внутренние и внешние мно - гоканальные связи . Многоканальная оптическая связь направлена ортого - нально к плоскости кристалла по оси Z, а электрические связи по осям Х , У и Z относительно плоскости полупро - водниковых СБИС . Такая реализация многоканальных оптических и электрических связей в СБИС переводит их в категорию полу - проводниковых приборов с объёмной , трёхмерной фотон - электронной архи - тектурой . Трёхмерные фотон - электронные (3D ФЭ ) матричные функциональные СБИС с оптическими и электрическими связя - ми представляют собой прибор с инте - гральными полупроводниковыми схе - мами , фокальные плоскости которых обеспечивают ввод или вывод инфор - мации по многоканальным оптическим и электрическим каналам связи и пото - ковой обработкой информации . Полупроводниковые кристаллы изго - товляются с применением кремниевой и арсенид - галлиевой технологий ( рис . 18). Кристаллы 3D ФЭ матриц функцио - нальных СБИС с оптическими и элек - трическими связями по технологии « кристалл на плате » монтируются с двух сторон на LTCC- плату и закрываются герметичным корпусом с механическим разъёмом и многоканальными оптиче - скими линзовыми растрами ( рис . 19, 20). 3D фотон - электронная технология является комплексной технологией для реализации 3D ФЭ матриц функ - циональных СБИС с оптическими и электрическими связями на базе крем - ниевых и арсенид - галлиевых инте - гральных схем ( рис . 21–25), которые реализуют следующие виды обмена информацией : ● оптический приём – логическая об - работка , коммутация – оптический выход ; ● оптический приём – логическая об - работка , коммутация – электриче - ский выход ; ● электрический приём – логическая обработка , коммутация – оптический выход ; ● электрический приём – логическая обработка , коммутация – электриче - ский выход . Основные конструктивные единицы 3D ФЭ МПМ : ● мезонинная LTCC- плата для монта - жа компонентов 3D ФЭ МПМ ; ● 3D ФЭ СБИС МНП в составе четы - рёх кристаллов ; ● 3D ФЭ СБИС МВЛ в составе четырёх кристаллов ; ● 3D ФЭ СБИС SW МНК в составе од - ного кристалла ; ● корпус 3D ФЭ МКП с многоканаль - ными линзовыми растрами ; ● 3D ФЭ МКЦ – корпус цилиндриче - ский с многоканальными линзовы - ми растрами ; Рис . 18. Структура 3D ФЭ матрицы функциональной СБИС с оптическими и электрическими связями Рис . 19. Связь в 3D МОЭМ Рис . 20. Организация потоковой « вертикальной обработки » GaAs кристалл матрицы Керамическая плата Электрические контакты Электрические входы - выходы Функциональный Si кристалл Слайс Пиксель