Page 14 - System on Package_ Miniaturization of the Entire System

xii Co n t e n t s

6 Integrated Chip-to-Chip Optoelectronic SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
6.2 Applications of Optoelectronic SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
6.2.1 High-Speed Digital Systems and High-Performance
Computing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
6.2.2 RF-Optical Communication Systems . . . . . . . . . . . . . . . . 324
6.3 Integration Challenges in Thin-Film Optoelectronic SOP . . . . . 325
6.3.1 Optical Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
6.3.2 Key Physical and Optical Properties of Thin-Film
Optical Waveguide Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
6.4 Advantages of Optoelectronic SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
6.4.1 Comparison of High-Speed Electrical and
Optical Wiring Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
6.4.2 Wiring Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
6.4.3 Power Dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
6.4.4 Reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
6.5 Evolution of Optoelectronic SOP Technology . . . . . . . . . . . . . . . 336
6.5.1 Board-to-Board Optical Wiring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
6.5.2 Chip-to-Chip Optical Interconnects . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
6.6 Optoelectronic SOP Thin-Film Components . . . . . . . . . . . . . . . . 341
6.6.1 Passive Thin-Film Lightwave Circuits . . . . . . . . . . . . . . . 342
6.6.2 Active Optoelectronic SOP Thin-Film
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
6.6.3 Opportunities for 3D Lightwave Circuits . . . . . . . . . . . . 355
6.7 SOP Integration: Interface Optical Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . 357
6.8 On-Chip Optical Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
6.9 Future Trends in Optoelectronic SOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
6.10 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Table 6.1 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374

7 SOP Substrate with Multilayer Wiring and Thin-Film
Embedded Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
7.2 Historical Evolution of Substrate Integration
Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
7.3 SOP Substrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
7.3.1 Drivers and Challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
7.3.2 Ultrathin-Film Wiring with Embedded Low-K
Dielectrics, Cores, and Conductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384
7.3.3 Embedded Passives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
7.3.4 Embedded Actives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
7.3.5 Miniaturized Thermal Materials and Structures . . . . . . . 434
7.4 Future SOP Substrate Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437