Revolucionarni silicijev fotodetektor (Si fotodetektor)

Revolucionarnosilicijev fotodetektor(Silicijev fotodetektor)

Revolucionarni fotodetektor iz silicijaSi fotodetektor), zmogljivost, ki presega tradicionalno

Z naraščajočo kompleksnostjo modelov umetne inteligence in globokih nevronskih mrež računalniški grozdi postavljajo večje zahteve glede omrežne komunikacije med procesorji, pomnilnikom in računalniškimi vozlišči. Vendar pa tradicionalna omrežja na čipu in med čipi, ki temeljijo na električnih povezavah, niso mogla zadostiti naraščajočim potrebam po pasovni širini, zakasnitvi in ​​porabi energije. Da bi rešili to ozko grlo, je tehnologija optičnega medsebojnega povezovanja s svojimi dolgimi prenosnimi razdaljami, veliko hitrostjo in visoko energetsko učinkovitostjo postopoma postala upanje prihodnjega razvoja. Med njimi silicijeva fotonska tehnologija, ki temelji na CMOS procesu, kaže velik potencial zaradi visoke integracije, nizkih stroškov in natančnosti obdelave. Vendar pa se realizacija visokozmogljivih fotodetektorjev še vedno sooča s številnimi izzivi. Običajno morajo fotodetektorji integrirati materiale z ozko pasovno vrzeljo, kot je germanij (Ge), da izboljšajo učinkovitost zaznavanja, vendar to vodi tudi do bolj zapletenih proizvodnih procesov, višjih stroškov in neenakomernih izkoristkov. Fotodetektor iz silicija, ki ga je razvila raziskovalna skupina, je dosegel hitrost prenosa podatkov 160 Gb/s na kanal brez uporabe germanija, s skupno pasovno širino prenosa 1,28 Tb/s, zahvaljujoč inovativni zasnovi dvojnega mikroresonatorja.

Nedavno je skupna raziskovalna skupina v Združenih državah Amerike objavila inovativno študijo, v kateri je sporočila, da so uspešno razvili povsem silicijev lavinski fotodiod (APD fotodetektor) čip. Ta čip ima izjemno hitro in cenovno ugodno funkcijo fotoelektričnega vmesnika, ki naj bi v prihodnjih optičnih omrežjih dosegel več kot 3,2 Tb na sekundo prenosa podatkov.

Tehnični preboj: zasnova dvojnega mikroresonatorja

Tradicionalni fotodetektorji imajo pogosto nepremostljiva protislovja med pasovno širino in odzivnostjo. Raziskovalna skupina je to protislovje uspešno omilila z uporabo zasnove dvojnega mikroobročnega resonatorja in učinkovito zatrla presluh med kanali. Eksperimentalni rezultati kažejo, dafotodetektor iz vsega silicijaima odziv 0,4 A/W, temni tok le 1 nA, visoko pasovno širino 40 GHz in izjemno nizko električno presluh, manjšo od -50 dB. Ta zmogljivost je primerljiva s trenutnimi komercialnimi fotodetektorji na osnovi silicija-germanija in III-V materialov.

Pogled v prihodnost: Pot do inovacij v optičnih omrežjih

Uspešen razvoj fotodetektorja, izdelanega izključno iz silicija, ni le presegel tradicionalne tehnološke rešitve, temveč je dosegel tudi približno 40-odstotne prihranke pri stroških, kar je utrlo pot za realizacijo visokohitrostnih in cenovno ugodnih optičnih omrežij v prihodnosti. Tehnologija je popolnoma združljiva z obstoječimi CMOS procesi, ima izjemno visok izkoristek in izkoristek ter naj bi v prihodnosti postala standardna komponenta na področju tehnologije silicijeve fotonike. Raziskovalna skupina namerava v prihodnosti še naprej optimizirati zasnovo, da bi še izboljšala stopnjo absorpcije in pasovno širino fotodetektorja z zmanjšanjem koncentracij dopinga in izboljšanjem pogojev implantacije. Hkrati bo raziskava raziskala tudi, kako se lahko ta povsem silicijeva tehnologija uporabi v optičnih omrežjih v grozdih umetne inteligence naslednje generacije za doseganje večje pasovne širine, skalabilnosti in energetske učinkovitosti.