Revolucionarni silicijumski fotodetektor (Si fotodetektor)

Revolucionarnisilicijumski fotodetektor(Silikonski fotodetektor)

Revolucionarni fotodetektor od potpuno silicijaSi fotodetektor), performanse izvan tradicionalnih

S rastućom složenošću modela umjetne inteligencije i dubokih neuronskih mreža, računarski klasteri postavljaju veće zahtjeve na mrežnu komunikaciju između procesora, memorije i računarskih čvorova. Međutim, tradicionalne mreže na čipu i među čipovima zasnovane na električnim vezama nisu bile u stanju da zadovolje rastuću potražnju za propusnim opsegom, latencijom i potrošnjom energije. Kako bi se riješilo ovo usko grlo, tehnologija optičkog međusobnog povezivanja sa svojim prednostima dugih prijenosnih udaljenosti, velike brzine i visoke energetske efikasnosti postepeno postaje nada budućeg razvoja. Među njima, silicijumska fotonska tehnologija zasnovana na CMOS procesu pokazuje veliki potencijal zbog visoke integracije, niske cijene i tačnosti obrade. Međutim, realizacija visokoperformansnih fotodetektora i dalje se suočava s mnogim izazovima. Tipično, fotodetektori moraju integrirati materijale s uskim energetskim jazom, poput germanija (Ge), kako bi poboljšali performanse detekcije, ali to također dovodi do složenijih proizvodnih procesa, većih troškova i nepredvidivih prinosa. Potpuno silicijumski fotodetektor koji je razvio istraživački tim postigao je brzinu prijenosa podataka od 160 Gb/s po kanalu bez upotrebe germanija, s ukupnim propusnim opsegom prijenosa od 1,28 Tb/s, putem inovativnog dizajna dvostrukog mikroprstenastog rezonatora.

Nedavno je zajednički istraživački tim u Sjedinjenim Američkim Državama objavio inovativnu studiju u kojoj je objavio da su uspješno razvili lavinsku fotodiodu napravljenu od potpuno silicija (APD fotodetektor) čip. Ovaj čip ima ultra brzu i jeftinu fotoelektričnu interfejs funkciju, za koju se očekuje da će postići više od 3,2 Tb u sekundi prijenosa podataka u budućim optičkim mrežama.

Tehnički proboj: dizajn dvostrukog mikroprstenastog rezonatora

Tradicionalni fotodetektori često imaju nepomirljive kontradikcije između propusnog opsega i odziva. Istraživački tim je uspješno ublažio ovu kontradikciju korištenjem dizajna dvostrukog mikroprstenastog rezonatora i efikasno suzbio preslušavanje između kanala. Eksperimentalni rezultati pokazuju da...fotodetektor od potpuno silicijaima odziv A od 0,4 A/W, tamnu struju nisku do 1 nA, visoku propusnost od 40 GHz i izuzetno nisko električno preslušavanje manje od -50 dB. Ove performanse su uporedive sa trenutnim komercijalnim fotodetektorima baziranim na silicijum-germanijumu i III-V materijalima.

Pogled u budućnost: Put ka inovacijama u optičkim mrežama

Uspješan razvoj potpuno silicijumskog fotodetektora ne samo da je nadmašio tradicionalno tehnološko rješenje, već je i postigao uštedu od oko 40% troškova, otvarajući put realizaciji brzih i jeftinih optičkih mreža u budućnosti. Tehnologija je u potpunosti kompatibilna sa postojećim CMOS procesima, ima izuzetno visok prinos i iskorištavanje, te se očekuje da će u budućnosti postati standardna komponenta u oblasti tehnologije silicijumske fotonike. U budućnosti, istraživački tim planira nastaviti optimizaciju dizajna kako bi dodatno poboljšao brzinu apsorpcije i performanse propusnog opsega fotodetektora smanjenjem koncentracija dopinga i poboljšanjem uslova implantacije. Istovremeno, istraživanje će također istražiti kako se ova potpuno silicijumska tehnologija može primijeniti na optičke mreže u AI klasterima sljedeće generacije kako bi se postigla veća propusnost, skalabilnost i energetska efikasnost.