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2017 年度 実績報告書

システムインパッケージにおける光配線導入のための3次元ポリマー細線技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16J11581
研究機関東京工業大学

研究代表者

コ シチン  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
キーワードシステムインパッケージ / オンチップ光配線 / 受光器
研究実績の概要

近年、半導体に対する多機能化や高性能化に対する要求が高まり、1パッケージに高度なシステム機能を詰め込んだSiP (System in Package)が盛んに研究されている。SiPにおいて、重要なポイントは各コンポーネントにおける接続手法であり、全体の消費電力や速度を制限することから、適切な配線技術が望まれている。本研究では、電気配線でよく見られるような伝送遅延・電磁波干渉など問題を解決するため、SiP上光配線技術の導入を目指している。システムインパッケージ上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パッケージ上に構築し、fJ/bitの低消費電力で伝送を行うことが必須とされている。本研究の二年目の成果として、3次元ポリマー細線を用いる光伝送の研究に取り組む前に、一年目において設計したSiP上光配線に向けた小型・極低消費電力の半導体薄膜受光器の作製および評価を行った。その結果、ストライプ幅0.7 μm、吸収長30 μmの一般的導波路型素子において0.95 A/Wの受光感度が得られた。また、各素子の感度データをまとめることで、吸収長を10 μm程度まで短縮できることが分かった。つぎに、この素子の動特性評価を行い、バイアス電圧-3 Vにおいて3dB帯域13.3 GHzを得ると共に、20 Gbit/sの大信号測定を行い、平均受信電力-10 dBmにおいてビット誤り率 10-9以下の受光動作を実現した。
以上の研究進捗状況から、素子長短縮による寄生容量の低減により、高負荷抵抗と接続するのみで電子回路の動作を保証するのに十分な電気信号が得られ、増幅回路を必要としないため消費電力の大幅低減が見込まれる。また、三次元ポリマー細線を用いて光源と低損失に接続することにより、SiP上極低消費電力信号伝送が実現できると見込まれる。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 20 Gbps operation of membrane-based GaInAs/InP waveguide-type p?i?n photodiode bonded on Si substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Zhichen Gu, Daisuke Inoue, Tomohiro Amemiya, Nobuhiko Nishiyama, Shigehisa Arai
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 ページ: 022102~022102

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/APEX.11.022102

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-chip membrane-based GaInAs/InP waveguide-type p-i-n photodiode fabricated on silicon substrate2017

    • 著者名/発表者名
      Zhichen Gu, Tatsuya Uryu, Nagisa Nakamura, Daisuke Inoue, Tomohiro Amemiya, Nobuhiko Nishiyama, Shigehisa Arai
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 56 ページ: 7841~7841

    • DOI

      https://doi.org/10.1364/AO.56.007841

    • 査読あり
  • [学会発表] Si上GaInAs/InP p-i-n薄膜光検出器の20 Gbps動作2018

    • 著者名/発表者名
      コ シチン, 鄭 叙, 雨宮 智宏, 西山 伸彦, 荒井 滋久
    • 学会等名
      第65回応用物理会春季学術講演会
  • [学会発表] Si上GaInAs/InP p-i-n 薄膜光検出器の感度特性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      コ シチン, 瓜生 達也, 中村 なぎさ, 井上 大輔, 雨宮 智宏, 西山 伸彦, 荒井 滋久
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Design of Low-power-consumption Membrane Photodiode Toward On-chip Optical Interconnection2017

    • 著者名/発表者名
      Zhichen Gu, Takuo Hiratani, Tomohiro Amemiya, Nobuhiko Nishiyama, Shigehisa Arai
    • 学会等名
      The 24th Congress of the International Commission for Optics (ICO-24)
  • [学会発表] Membrane-based GaInAs/InP waveguide-type p-i-n photodetector fabricated on Si substrate using Benzocyclobutene bonding2017

    • 著者名/発表者名
      Zhichen Gu, Tatsuya Uryu, Daisuke Inoue, Tomohiro Amemiya, Nobuhiko Nishiyama, Shigehisa Arai
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2017)

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公開日: 2018-12-17  

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