(1) שילוב פוטואלקטרי מונוליטי
בשנים האחרונות התפתחו במהירות מכשירים פוטוניים מבוססי סיליקון, כגון מתגים אופטיים, מאפננים, מסנני מיקרו-טבעות ועוד. טכנולוגיית התכנון והייצור של התקני יחידה המבוססים על טכנולוגיית סיליקון הייתה בוגרת יחסית. על ידי תכנון רציונלי ושילוב אורגני של התקנים פוטוניים אלה עם תהליכי CMOS מסורתיים, ניתן לייצר התקני סיליקון פוטוניים על פלטפורמת תהליך ה-CMOS המסורתית בו-זמנית, ובכך ליצור מערכת אופטו-אלקטרונית משולבת מונוליטית עם פונקציות מסוימות. עם זאת, טכנולוגיית האינטגרציה האופטו-אלקטרונית הנוכחית עדיין צריכה לטפל בטכנולוגיית תחריט תת-מיקרון, תאימות תהליכים בין התקנים פוטוניים והתקנים אלקטרוניים, בידוד תרמי וחשמלי, שילוב מקורות אור, אובדן שידור אופטי ויעילות צימוד, והיגיון אופטי שורה של בעיות כגון מכשירים. השבב המונוליטי האופטו-אלקטרוני המשולב הראשון בעולם המבוסס על תהליך ייצור CMOS סטנדרטי, המסמן את הפיתוח העתידי של שבב משולב אופטו-אלקטרוניים לגודל קטן יותר, צריכת חשמל ועלות נמוכה יותר.
(2) אינטגרציה אופטו-אלקטרונית היברידית
אינטגרציה אופטו-אלקטרונית היברידית היא פתרון האינטגרציה האופטו-אלקטרונית הנלמדת ביותר בבית ובחו"ל. עבור אינטגרציה של מערכת, במיוחד עבור לייזר ליבה, InP וחומרי III-V אחרים הם בחירה טכנולוגית טובה יותר, אך החיסרון הוא עלות גבוהה, ולכן יש לשלב אותה עם מספר רב של טכנולוגיות סיליקון כדי להפחית עלויות תוך הבטחת ביצועים. במונחים של גישת המימוש הטכני הספציפי, קח כדוגמה חברה בארה"ב, המשלבת שבבים פעילים כגון לייזרים, גלאים ועיבוד CMOS בצורה של ערכות שבבים פונקציונליות שונות לסיליקון נפוץ באמצעות חיבור אופטי וחיבור חשמלי על לוח מתאם אופטי פסיבי. היתרון בכך הוא שניתן לייצר כל ערכת שבבים באופן עצמאי, התהליך פשוט יחסית, והיישום קל, אך רמת האינטגרציה נמוכה יחסית. אוניברסיטאות ומוסדות מחקר העוסקים במחקר אינטגרציה אופטו-אלקטרונית הציעו פתרונות טכנולוגיות אינטגרציה אופטו-אלקטרוניים המבוססים על תהליכי אינטגרציה תלת מימדיים כגון חיבור TSV, כלומר שכבת אינטגרציה פוטונית מבוססת SOI ושכבת מעגלים CMOS מממשים אינטגרציה ברמת המערכת באמצעות טכנולוגיית TSV. בין אם השניים תואמים זה לזה מבחינת עיצוב ומבנה, תהליכי ייצור, מבטיחים אובדן הכנסה נמוך של חיבור חשמלי, חיבור אופטי וצימוד אופטי. זהו המפתח להשגת אינטגרציה אופטו-אלקטרונית היברידית והפיתוח העיקרי של אינטגרציה אופטו-אלקטרונית בכיוון העתידי.
