революциялықкремний фотодетекторы(Si фотодетекторы)
Революциялық толығымен кремнийден жасалған фотодетектор (Si фотодетекторы）, дәстүрліден тыс өнімділік
Жасанды интеллект модельдері мен терең нейрондық желілердің күрделілігінің артуымен есептеу кластерлері процессорлар, жад және есептеу түйіндері арасындағы желілік байланысқа жоғары талаптар қояды. Дегенмен, электрлік қосылыстарға негізделген дәстүрлі чип ішіндегі және чипаралық желілер өткізу қабілеттілігіне, кідіріске және қуат тұтынуға деген өсіп келе жатқан сұранысты қанағаттандыра алмады. Бұл кедергіні шешу үшін ұзақ беру қашықтығы, жылдам жылдамдығы, жоғары энергия тиімділігі артықшылықтарымен оптикалық өзара байланыс технологиясы біртіндеп болашақ дамудың үмітіне айналады. Олардың ішінде CMOS процесіне негізделген кремний фотонды технологиясы жоғары интеграциясы, төмен құны және өңдеу дәлдігіне байланысты үлкен әлеуетке ие. Дегенмен, жоғары өнімді фотодетекторларды жүзеге асыру әлі де көптеген қиындықтарға тап болады. Әдетте, фотодетекторлар анықтау өнімділігін жақсарту үшін германий (Ge) сияқты тар жолақты аралығы бар материалдарды біріктіруі керек, бірақ бұл сонымен қатар өндірістік процестердің күрделілігіне, жоғары шығындарға және тұрақсыз өнімділікке әкеледі. Зерттеу тобы әзірлеген толығымен кремнийден жасалған фотодетектор германийді пайдаланбай, арнасына 160 Гбит/с деректерді беру жылдамдығына, ал жалпы өткізу қабілеттілігі 1,28 Тбит/с болатын инновациялық қос микросақиналы резонатор дизайны арқылы қол жеткізді.
Жақында Америка Құрама Штаттарындағы бірлескен зерттеу тобы инновациялық зерттеу жариялады, онда олар толығымен кремнийден тұратын көшкін фотодиодын сәтті жасағанын жариялады (APD фотодетекторы) чип. Бұл чиптің өте жоғары жылдамдықты және арзан фотоэлектрлік интерфейс функциясы бар, ол болашақ оптикалық желілерде секундына 3,2 Тб-тан астам деректерді беруді қамтамасыз етеді деп күтілуде.
Техникалық жетістік: қос микросақиналы резонатор дизайны
Дәстүрлі фотодетекторларда өткізу қабілеттілігі мен жауап беру қабілеті арасында жиі келіспейтін қайшылықтар болады. Зерттеу тобы қос микросақиналы резонатор дизайнын қолдану арқылы бұл қайшылықты сәтті түрде жеңілдетті және арналар арасындағы айқаспалы байланысты тиімді түрде басады. Тәжірибелік нәтижелер көрсеткендей,толығымен кремнийден жасалған фотодетектор0,4 А/Вт жауабы, 1 нА дейінгі күңгірт ток, 40 ГГц жоғары өткізу қабілеттілігі және −50 дБ-ден аз өте төмен электрлік өзара әрекеттесуі бар. Бұл өнімділік кремний-германий және III-V материалдарына негізделген қазіргі коммерциялық фотодетекторлармен салыстыруға болады.
Болашаққа көзқарас: Оптикалық желілердегі инновацияға жол
Толығымен кремнийден тұратын фотодетектордың сәтті дамуы технологиядағы дәстүрлі шешімнен асып түсіп қана қоймай, сонымен қатар шамамен 40% үнемдеуге қол жеткізді, бұл болашақта жоғары жылдамдықты, арзан оптикалық желілерді жүзеге асыруға жол ашты. Технология қолданыстағы CMOS процестерімен толық үйлесімді, өте жоғары өнімділікке және өнімділікке ие және болашақта кремний фотоника технологиясы саласындағы стандартты компонентке айналады деп күтілуде. Болашақта зерттеу тобы легирлеу концентрациясын азайту және имплантация жағдайларын жақсарту арқылы фотодетектордың сіңіру жылдамдығы мен өткізу қабілеттілігінің өнімділігін одан әрі жақсарту үшін дизайнды оңтайландыруды жалғастыруды жоспарлап отыр. Сонымен қатар, зерттеу барысында бұл толық кремнийден тұратын технологияны келесі буын жасанды интеллект кластерлеріндегі оптикалық желілерге қалай қолдануға болатыны, өткізу қабілеттілігіне, масштабталуына және энергия тиімділігіне қол жеткізу үшін қалай қолдануға болатыны да зерттеледі.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 31 наурыз