Revolucionarni silicijski fotodetektor (Si fotodetektor)

Revolucionarnisilicijski fotodetektor(Silicijski fotodetektor)

Revolucionarni fotodetektor od potpuno silicijaSi fotodetektor), performanse izvan tradicionalnih

S rastućom složenošću modela umjetne inteligencije i dubokih neuronskih mreža, računalni klasteri postavljaju veće zahtjeve na mrežnu komunikaciju između procesora, memorije i računalnih čvorova. Međutim, tradicionalne mreže na čipu i među čipovima temeljene na električnim vezama nisu mogle zadovoljiti rastuću potražnju za propusnošću, latencijom i potrošnjom energije. Kako bi se riješilo ovo usko grlo, tehnologija optičkog međusobnog povezivanja s velikim udaljenostima prijenosa, velikom brzinom i visokom energetskom učinkovitošću postupno postaje nada budućeg razvoja. Među njima, silicijska fotonska tehnologija temeljena na CMOS procesu pokazuje veliki potencijal zbog visoke integracije, niske cijene i točnosti obrade. Međutim, realizacija visokoučinkovitih 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 nepravilnih prinosa. Potpuno silicijski fotodetektor koji je razvio istraživački tim postigao je brzinu prijenosa podataka od 160 Gb/s po kanalu bez upotrebe germanija, s ukupnom propusnošću prijenosa od 1,28 Tb/s, putem inovativnog dizajna dvostrukog mikroprstenastog rezonatora.

Nedavno je zajednički istraživački tim u Sjedinjenim Državama objavio inovativnu studiju u kojoj je objavio da su uspješno razvili lavinsku fotodiodu izrađenu u cijelosti od silicija (APD fotodetektor) čip. Ovaj čip ima ultra brzu i jeftinu funkciju fotoelektričnog sučelja, za koju se očekuje da će postići prijenos podataka veći od 3,2 Tb u sekundi u budućim optičkim mrežama.

Tehnički proboj: dizajn dvostrukog mikroprstenastog rezonatora

Tradicionalni fotodetektori često imaju nepomirljive kontradikcije između propusnosti i odziva. Istraživački tim uspješno je ublažio ovu kontradikciju korištenjem dizajna dvostrukog mikroprstenastog rezonatora i učinkovito suzbio preslušavanje između kanala. Eksperimentalni rezultati pokazuju dafotodetektor od čistog silicijaima odziv 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 usporedive s trenutnim komercijalnim fotodetektorima temeljenim na silicij-germanijevim i III-V materijalima.

Pogled u budućnost: Put do inovacija u optičkim mrežama

Uspješan razvoj potpuno silicijskog 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 s postojećim CMOS procesima, ima izuzetno visok prinos i iskorištavanje te se očekuje da će u budućnosti postati standardna komponenta u području silicijske fotonske tehnologije. U budućnosti, istraživački tim planira nastaviti optimizirati dizajn kako bi dodatno poboljšao brzinu apsorpcije i performanse propusnosti fotodetektora smanjenjem koncentracija dopiranja i poboljšanjem uvjeta implantacije. Istovremeno, istraživanje će također istražiti kako se ova potpuno silicijska tehnologija može primijeniti na optičke mreže u AI klasterima sljedeće generacije kako bi se postigla veća propusnost, skalabilnost i energetska učinkovitost.