Револуционерен силиконски фотодетектор (Si фотодетектор)

Револуционеренсиликонски фотодетектор(Si фотодетектор)

Револуционерен фотодетектор од целосно силиконSi фотодетектор), перформанси надвор од традиционалните

Со зголемената комплексност на моделите на вештачка интелигенција и длабоките невронски мрежи, компјутерските кластери поставуваат поголеми барања за мрежна комуникација помеѓу процесорите, меморијата и пресметковните јазли. Сепак, традиционалните мрежи на чип и меѓучипови базирани на електрични врски не беа во можност да ја задоволат растечката побарувачка за пропусен опсег, латентност и потрошувачка на енергија. За да се реши ова тесно грло, технологијата за оптичко поврзување со своето долго растојание на пренос, голема брзина и предности со висока енергетска ефикасност, постепено станува надеж за иден развој. Меѓу нив, силиконската фотонска технологија базирана на CMOS процес покажува голем потенцијал поради нејзината висока интеграција, ниска цена и точност на обработка. Сепак, реализацијата на високо-перформансни фотодетектори сè уште се соочува со многу предизвици. Типично, фотодетекторите треба да интегрираат материјали со тесен енергетски јаз, како што е германиум (Ge), за да ги подобрат перформансите на детекција, но ова исто така води до посложени производствени процеси, повисоки трошоци и непредвидливи приноси. Фотодетекторот целосно направен од силикон, развиен од истражувачкиот тим, постигна брзина на пренос на податоци од 160 Gb/s по канал без употреба на германиум, со вкупен пропусен опсег на пренос од 1,28 Tb/s, преку иновативен дизајн на двоен микропрстенски резонатор.

Неодамна, заеднички истражувачки тим во Соединетите Американски Држави објави иновативна студија, објавувајќи дека успешно развиле фотодиода за лавина направена целосно од силикон (APD фотодетектор) чип. Овој чип има ултра-брза и нискобуџетна фотоелектрична интерфејсна функција, за која се очекува да постигне пренос на податоци од повеќе од 3,2 Tb во секунда во идните оптички мрежи.

Технички пробив: дизајн на двоен микропрстенест резонатор

Традиционалните фотодетектори честопати имаат непомирливи противречности помеѓу пропусниот опсег и одзивот. Истражувачкиот тим успешно ја ублажи оваа противречност со користење на дизајн со двоен микропрстенски резонатор и ефикасно го потисна вкрстениот разговор помеѓу каналите. Експерименталните резултати покажуваат декафотодетектор од силиконима одзив од 0,4 A/W, темна струја од само 1 nA, висок пропусен опсег од 40 GHz и екстремно низок електричен преслушок од помалку од −50 dB. Овие перформанси се споредливи со тековните комерцијални фотодетектори базирани на силициум-германиум и III-V материјали.

Поглед кон иднината: Патот кон иновации во оптичките мрежи

Успешниот развој на целосно силиконскиот фотодетектор не само што го надмина традиционалното решение во технологијата, туку постигна и заштеда од околу 40% во трошоците, отворајќи го патот за реализација на брзи и нискобуџетни оптички мрежи во иднина. Технологијата е целосно компатибилна со постојните CMOS процеси, има исклучително висок принос и исплатливост и се очекува да стане стандардна компонента во областа на силиконската фотонична технологија во иднина. Во иднина, истражувачкиот тим планира да продолжи да го оптимизира дизајнот за понатамошно подобрување на стапката на апсорпција и перформансите на пропусниот опсег на фотодетекторот со намалување на концентрациите на допинг и подобрување на условите за имплантација. Во исто време, истражувањето ќе истражи и како оваа целосно силиконска технологија може да се примени на оптички мрежи во кластери од вештачка интелигенција од следната генерација за да се постигне поголем пропусен опсег, скалабилност и енергетска ефикасност.