Револуционарнисилицијумски фотодетектор(Si фотодетектор)
Револуционарни фотодетектор направљен искључиво од силицијумаSi фотодетектор), перформансе изван традиционалних
Са све већом сложеношћу модела вештачке интелигенције и дубоких неуронских мрежа, рачунарски кластери постављају веће захтеве на мрежну комуникацију између процесора, меморије и рачунарских чворова. Међутим, традиционалне мреже на чипу и међу чиповима засноване на електричним везама нису биле у стању да задовоље растућу потражњу за пропусним опсегом, латенцијом и потрошњом енергије. Да би се решило ово уско грло, технологија оптичког међусобног повезивања са својим великим даљинама преноса, великом брзином и предностима високе енергетске ефикасности постепено постаје нада будућег развоја. Међу њима, силицијумска фотонска технологија заснована на CMOS процесу показује велики потенцијал због своје високе интеграције, ниске цене и тачности обраде. Међутим, реализација високоперформансних фотодетектора и даље се суочава са многим изазовима. Типично, фотодетектори морају да интегришу материјале са уским енергетским процепом, као што је германијум (Ge), како би побољшали перформансе детекције, али то такође доводи до сложенијих производних процеса, већих трошкова и неравномерних приноса. Фотодетектор од потпуно силицијума који је развио истраживачки тим постигао је брзину преноса података од 160 Gb/s по каналу без употребе германијума, са укупним пропусним опсегом преноса од 1,28 Tb/s, захваљујући иновативном дизајну резонатора са два микропрстена.
Недавно је заједнички истраживачки тим у Сједињеним Државама објавио иновативну студију, објављујући да су успешно развили потпуно силицијумску лавинску фотодиоду (АПД фотодетектор) чип. Овај чип има ултрабрзу и јефтину фотоелектричну интерфејс функцију, за коју се очекује да ће постићи пренос података већи од 3,2 Tb у секунди у будућим оптичким мрежама.
Технички пробој: дизајн двоструког микропрстенастог резонатора
Традиционални фотодетектори често имају непомирљиве контрадикције између пропусног опсега и брзине одзива. Истраживачки тим је успешно ублажио ову контрадикцију коришћењем дизајна резонатора са двоструким микропрстеном и ефикасно је потиснуо преслушавање између канала. Експериментални резултати показују дафотодетектор од силицијумаима А одзив од 0,4 A/W, струју таме ниску до 1 nA, висок пропусни опсег од 40 GHz и изузетно ниско електрично преслушкивање мање од -50 dB. Ове перформансе су упоредиве са тренутним комерцијалним фотодетекторима заснованим на силицијум-германијуму и III-V материјалима.
Поглед у будућност: Пут ка иновацијама у оптичким мрежама
Успешан развој потпуно силицијумског фотодетектора не само да је надмашио традиционално технолошко решење, већ је и постигао уштеду од око 40% у трошковима, отварајући пут за реализацију брзих и јефтиних оптичких мрежа у будућности. Технологија је потпуно компатибилна са постојећим CMOS процесима, има изузетно висок принос и искоришћење, и очекује се да ће у будућности постати стандардна компонента у области силицијумске фотонске технологије. У будућности, истраживачки тим планира да настави са оптимизацијом дизајна како би додатно побољшао брзину апсорпције и перформансе пропусног опсега фотодетектора смањењем концентрација допинга и побољшањем услова имплантације. Истовремено, истраживање ће такође истражити како се ова потпуно силицијумска технологија може применити на оптичке мреже у кластерима вештачке интелигенције следеће генерације како би се постигла већа пропусност, скалабилност и енергетска ефикасност.
Време објаве: 31. март 2025.