光子學(xué)具有各種優(yōu)勢，包括通過利用光數(shù)據(jù)通信、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、汽車技術(shù)和人工智能領(lǐng)域中的光特性來實(shí)現(xiàn)高速和低損耗通信。這些優(yōu)勢是通過復(fù)雜的光子電路實(shí)現(xiàn)的，該電路由集成在光子芯片上的各種光子元件組成。

然后，添加電子芯片以補(bǔ)充光子芯片的某些功能，如光源操作、調(diào)制和放大。電子芯片和光子芯片在基板上的緊密集成是光子封裝的關(guān)鍵方面。

光子封裝在支持電子和光子芯片在電氣、光學(xué)、機(jī)械和熱學(xué)領(lǐng)域的有效運(yùn)行方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。高效的熱管理在緊湊型封裝中變得至關(guān)重要，其中電子和光子芯片之間的熱串?dāng)_以及環(huán)境溫度波動會對光子芯片的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

玻璃基板作為電子和光子芯片的共同封裝平臺被廣泛討論，在這里至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兙哂芯o湊的形狀系數(shù)、低電損耗和面板級可制造平臺等優(yōu)點(diǎn)。此外，玻璃基板的導(dǎo)熱系數(shù)低，有助于減少電子和光子芯片之間的橫向熱量擴(kuò)散。

圖顯示了玻璃基板中的SimTEC架構(gòu)，SimTEC通孔在電子芯片（EIC）和光子芯片（PIC）的中心區(qū)域運(yùn)行，芯片的外圍I/O專用于光子封裝中的電氣連接。

在玻璃基板中加入玻璃通孔（TGV）可有效散熱電子芯片。另一種熱管理策略是在芯片下方集成微型熱電冷卻器（micro-TECs），提供主動溫度控制。

在《光學(xué)微系統(tǒng)雜志》上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，引入了TGV和微TEC技術(shù)的組合，稱為“基板集成微熱電冷卻器（SimTEC）”。

SimTEC涉及部分填充銅和熱電材料的TGV，確保封裝中光子芯片和電子芯片的熱穩(wěn)定性。這項(xiàng)新技術(shù)補(bǔ)充了系統(tǒng)級冷卻方法。愛爾蘭科克大學(xué)學(xué)院的研究員Parnika Gupta及其同事研究了玻璃基板對分段通孔熱性能的影響，并將其與獨(dú)立微TEC柱進(jìn)行了比較。他們分析了通孔直徑、高度、間距和填充系數(shù)對SimTEC冷卻性能的影響。

值得注意的是，該技術(shù)在封裝中提供了精確的熱控制，并在芯片倒裝鍵合在玻璃基板上時降低了TEC表面和芯片界面之間的熱阻。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）的模擬表明，最大冷卻溫度為9.3K，溫度穩(wěn)定范圍為18.6K。

該研究還強(qiáng)調(diào)，與獨(dú)立式微TEC單偶的冷卻性能變化相比，通孔幾何形狀的變化導(dǎo)致冷卻性能變化提高了六倍。優(yōu)化熱電材料性能有可能提高未來SimTEC集成架構(gòu)的性能。

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