Революциялықкремний фотодетекторы（Si фотодетектор）
Революциялық толық кремнийлі фотодетектор（Si фотодетекторы）, дәстүрліден жоғары өнімділік
Жасанды интеллект модельдері мен терең нейрондық желілердің күрделене түсуіне байланысты есептеу кластерлері процессорлар, жад және есептеу түйіндері арасындағы желілік байланысқа жоғары талаптар қояды. Дегенмен, электрлік қосылымдарға негізделген дәстүрлі микросхемадағы және чип аралық желілер өткізу қабілеттілігіне, кідіріс пен қуат тұтынуға өсіп келе жатқан сұранысты қанағаттандыра алмады. Бұл тығырықтан шығу үшін оптикалық байланыс технологиясы өзінің ұзақ беріліс қашықтығымен, жылдам жылдамдығымен, жоғары энергия тиімділігінің артықшылықтарымен бірте-бірте болашақ дамудың үмітіне айналады. Олардың ішінде CMOS процесіне негізделген кремний фотоникалық технологиясы өзінің жоғары интеграциясы, төмен құны және өңдеу дәлдігі арқасында үлкен әлеуетті көрсетеді. Дегенмен, жоғары өнімді фотодетекторларды іске асыру әлі де көптеген қиындықтарға тап болады. Әдетте, фотодетекторлар анықтау өнімділігін жақсарту үшін германий (Ge) сияқты тар жолақ саңылаулары бар материалдарды біріктіруі керек, бірақ бұл сонымен қатар күрделі өндірістік процестерге, жоғары шығындарға және тұрақты емес кірістерге әкеледі. Зерттеу тобы әзірлеген толық кремнийден тұратын фотодетектор инновациялық қос микрорингті резонатор дизайны арқылы германийді пайдаланбай бір арнаға 160 Гб/с деректерді беру жылдамдығына, жалпы өткізу қабілеттілігі 1,28 Тб/с қол жеткізді.
Жақында Америка Құрама Штаттарындағы бірлескен зерттеу тобы инновациялық зерттеу жариялады, олар толығымен кремний көшкіні фотодиодын сәтті жасағанын жариялады (APD фотодетекторы) чип. Бұл чипте ультра 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 микро сақина резонаторының дизайны
Дәстүрлі фотодетекторлар жиі өткізу қабілеттілігі мен жауап беру қабілеті арасында келіспейтін қайшылықтарға ие. Зерттеу тобы бұл қайшылықты қос микрорезонатор дизайнын қолдану арқылы сәтті жеңілдетіп, арналар арасындағы айқас сөйлесуді тиімді басады. Эксперимент нәтижелері көрсеткендейтолық кремнийлі фотодетектор0,4 А/Вт жауап, 1 нА төмен қараңғы ток, 40 ГГц жоғары өткізу қабілеттілігі және −50 дБ-ден аз өте төмен электрлік айқаспалы байланыс бар. Бұл өнімді 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 бірге құнын шамамен 40% үнемдеуге қол жеткізіп, болашақта жоғары жылдамдықты, арзан оптикалық желілерді жүзеге асыруға жол ашты. Технология қолданыстағы CMOS процестерімен толық үйлесімді, өте жоғары кірістілік пен кірістілікке ие және болашақта кремний фотоникасы технологиясы саласындағы стандартты компонент болады деп күтілуде. Болашақта зерттеу тобы допинг концентрациясын төмендету және имплантация жағдайларын жақсарту арқылы фотодетектордың сіңіру жылдамдығы мен өткізу қабілеттілігін одан әрі жақсарту үшін дизайнды оңтайландыруды жалғастыруды жоспарлап отыр. Сонымен қатар, зерттеу жоғары өткізу қабілеттілігіне, масштабтауға және энергия тиімділігіне қол жеткізу үшін бұл толығымен кремний технологиясын келесі ұрпақ AI кластерлеріндегі оптикалық желілерге қалай қолдануға болатынын зерттейді.
Хабарлама уақыты: 31 наурыз 2025 ж