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

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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。