1）工艺技术方面：和金属互连一样,随着系统规模的扩大和新器件和结构的引人,光互连中封装和散热是很大的问题,特别是基于如和等大的系统,封装和散热问题日益突出,急需解决。另外,对于自由空间光互连,光路的对准问题特别突出。虽然有很多的相关技术如有源和无源对准、自对准等,但都不是很理想。而且,很多的光互连技术是基于混合集成,光电芯片的单片集成困难很大。因此,光互连仍然需要更加适用和灵活的工艺技术来推动其实用化。
2）器件和材料方面：光互连中,光发射器、光传输器件、光调制器、光检测器等器件和制造的材料都有待提高和突破。的提出对光路的集成化很重要。但是它存在模式和偏振的稳定性问题,而且阂值电流有待降低。是光互连光源有力的候选者,但它也存在响应速度慢和聚光效率差等问题。此外光检测器件的电容大小对整个光互连中的功耗影响很大,必须降低该电容。光调制器的波长稳定性、开启延迟和工作电压等也需要改善。
3）电路设计方面：电路的系统和结构的优化很重要。应尽量减小电光和光电的接口电路串扰、降低功耗和反应时间、提高工艺变化的兼容性,需合理地利用光互连和金属互连,发挥两者的优点。另外,像电子器件一样,光互连器件的模型、模拟软件和综合工具的开发和提出很重要。当然,根据光器件的光子密度速率方程,可建立用于模拟的光器件模型,用语言也可对光电电路进行综合俐。
4）成本方面：成本驱动是这一领域技术更新的最大推动力。因此自从光互连一提出,就要求其工艺与现有的工艺相兼容。表面上看是对工艺的要求,实质上是出于成本的考虑。因为硅基的集成电路很普遍,而且工艺比较成熟,所以,让光互连的工艺向其靠拢是所当然的。为了进行高密度的互连,结合当前光互连的发展水平,目前仍然是将一族的光电器件混合集成在基板上,单片光电集成电路的实用还在研究阶段。
展望
1）对光互连研究,以美国、日本、欧洲为中心日趋高涨,国内的高校和研究所应该抓住机会,积极推动这一领域的研究。今后,作为解决因集成电路特征尺寸按比例缩小而引起的无法克服的困难,光互连仍然是研究的热点。经过近年的研究,一些用于光互连的分立器件的特性已经接近于设计的指标,但是,对于分立器件的集成,至少在今后很长时间内,还是以采用混合集成的方法为主。
2）基于与硅基的集成电路技术的兼容和成本等考虑,仍然会有很多新颖的技术和工艺被提出。采用波导光互连的集成光路,减少波导的传输损耗和降低散射尤为重要。
3）光互连最先可能的应用,是并行多处理器计算机之间的高速数据传输、高速、开关和一些传感器的互连。
4）虽然金属互连在今后的技术发展中会面临很多的问题,但是通过采用如铜布线、低无的介质材料和电路设计的布局优化,金属互连仍然在电路系统的互连中扮演重要的角色,光互连的实用化还需要走很长的路。
