Революционен силициев фотодетектор (Si фотодетектор)

Революционенсилициев фотодетектор(Sili фотодетектор)

Революционен изцяло силициев фотодетекторSi фотодетектор), изпълнение отвъд традиционното

С нарастващата сложност на моделите с изкуствен интелект и дълбоките невронни мрежи, изчислителните клъстери поставят по-високи изисквания към мрежовата комуникация между процесорите, паметта и изчислителните възли. Традиционните мрежи на чип и между чиповете, базирани на електрически връзки, обаче не са в състояние да отговорят на нарастващото търсене на честотна лента, латентност и консумация на енергия. За да се реши това пречка, технологията за оптично свързване с нейните предимства за голямо разстояние на предаване, висока скорост и висока енергийна ефективност постепенно се превръща в надежда за бъдещо развитие. Сред тях, силициевата фотонна технология, базирана на CMOS процес, показва голям потенциал поради високата си интеграция, ниска цена и точност на обработка. Въпреки това, реализирането на високопроизводителни фотодетектори все още е изправено пред много предизвикателства. Обикновено фотодетекторите трябва да интегрират материали с тясна забранена зона, като германий (Ge), за да подобрят производителността на детектиране, но това също води до по-сложни производствени процеси, по-високи разходи и непостоянни добиви. Изцяло силициевият фотодетектор, разработен от изследователския екип, постигна скорост на предаване на данни от 160 Gb/s на канал без използване на германий, с обща честотна лента на предаване от 1,28 Tb/s, чрез иновативен дизайн на двоен микропръстеновиден резонатор.

Наскоро съвместен изследователски екип в Съединените щати публикува иновативно проучване, в което обявява, че успешно са разработили изцяло силициев лавинен фотодиод (APD фотодетектор) чип. Този чип има ултрависока скорост и евтина фотоелектрична интерфейсна функция, която се очаква да постигне пренос на данни над 3,2 Tb в секунда в бъдещите оптични мрежи.

Технически пробив: дизайн с двоен микропръстенов резонатор

Традиционните фотодетектори често имат непреодолими противоречия между честотна лента и чувствителност. Изследователският екип успешно е облекчил това противоречие, като е използвал дизайн с двоен микропръстеновиден резонатор и е ефективно потиснал кръстосаното смущение между каналите. Експерименталните резултати показват, чеизцяло силициев фотодетекторима A-отзив от 0,4 A/W, тъмен ток от едва 1 nA, висока честотна лента от 40 GHz и изключително ниско електрическо кръстосано смущение от по-малко от −50 dB. Тази производителност е сравнима с настоящите търговски фотодетектори, базирани на силициево-германиеви и III-V материали.

Поглед към бъдещето: Пътят към иновациите в оптичните мрежи

Успешното разработване на изцяло силициевия фотодетектор не само надмина традиционното технологично решение, но и постигна икономии от около 40% от разходите, проправяйки пътя за реализирането на високоскоростни и нискобюджетни оптични мрежи в бъдеще. Технологията е напълно съвместима със съществуващите CMOS процеси, има изключително висок добив и производителност и се очаква да се превърне в стандартен компонент в областта на силициевата фотонична технология в бъдеще. В бъдеще изследователският екип планира да продължи да оптимизира дизайна, за да подобри допълнително скоростта на поглъщане и производителността на честотната лента на фотодетектора чрез намаляване на концентрациите на допинг и подобряване на условията за имплантиране. В същото време изследването ще проучи и как тази изцяло силициева технология може да се приложи към оптични мрежи в клъстери с изкуствен интелект от следващо поколение, за да се постигне по-висока честотна лента, мащабируемост и енергийна ефективност.