Рэвалюцыйныкрэмніевы фотадэтэктар(Крэмніевы фотадэтэктар)
Рэвалюцыйны цалкам крэмніевы фотадэтэктарSi фотадэтэктар）, прадукцыйнасць, якая выходзіць за рамкі традыцыйных
З ростам складанасці мадэляў штучнага інтэлекту і глыбокіх нейронных сетак, вылічальныя кластары прад'яўляюць больш высокія патрабаванні да сеткавай сувязі паміж працэсарамі, памяццю і вылічальнымі вузламі. Аднак традыцыйныя ўнутрычыпавыя і міжчыпавыя сеткі, заснаваныя на электрычных злучэннях, не змаглі задаволіць растучы попыт на прапускную здольнасць, затрымку і спажыванне энергіі. Каб вырашыць гэтую праблему, тэхналогія аптычнага ўзаемадзеяння з яе вялікімі адлегласцямі перадачы, высокай хуткасцю і высокай энергаэфектыўнасцю паступова стала надзеяй будучага развіцця. Сярод іх тэхналогія крэмніевай фатонікі на аснове CMOS-працэсу дэманструе вялікі патэнцыял дзякуючы высокай інтэграцыі, нізкай кошту і дакладнасці апрацоўкі. Аднак рэалізацыя высокапрадукцыйных фотадэтэктараў усё яшчэ сутыкаецца з многімі праблемамі. Як правіла, фотадэтэктары павінны інтэграваць матэрыялы з вузкай забароненай зонай, такія як германій (Ge), для паляпшэння прадукцыйнасці выяўлення, але гэта таксама прыводзіць да больш складаных вытворчых працэсаў, больш высокіх выдаткаў і нестабільнай прыбытковасці. Цалкам крэмніевы фотадэтэктар, распрацаваны даследчай групай, дасягнуў хуткасці перадачы дадзеных 160 Гбіт/с на канал без выкарыстання германію, з агульнай прапускной здольнасцю перадачы 1,28 Тбіт/с, дзякуючы інавацыйнай канструкцыі падвойнага мікракольцавага рэзанатара.
Нядаўна сумесная даследчая група ў ЗША апублікавала інавацыйнае даследаванне, у якім абвясціла аб паспяховым распрацоўцы цалкам крэмніевага лавіннага фотадыёда (Фотадэтэктар APD) чып. Гэты чып мае звышвысокахуткасны і недарагі фотаэлектрычны інтэрфейс, які, як чакаецца, дазволіць дасягнуць больш за 3,2 Тбіт/с перадачы дадзеных у будучых аптычных сетках.
Тэхнічны прарыў: канструкцыя падвойнага мікракольцавага рэзанатара
Традыцыйныя фотадэтэктары часта маюць непрымірымыя супярэчнасці паміж прапускной здольнасцю і хуткасцю рэагавання. Даследчая група паспяхова вырашыла гэтую супярэчнасць, выкарыстоўваючы канструкцыю з падвойным мікракольцавым рэзанатарам і эфектыўна падавіўшы перакрыжаваныя перашкоды паміж каналамі. Эксперыментальныя вынікі паказваюць, штоцалкам крэмніевы фотадэтэктармае каэфіцыент аддачы 0,4 А/Вт, цёмны ток да 1 нА, высокую прапускную здольнасць 40 ГГц і надзвычай нізкія электрычныя перакрыжаваныя перашкоды менш за -50 дБ. Гэтыя характарыстыкі параўнальныя з сучаснымі камерцыйнымі фотадэтэктарамі на аснове крэмній-германіевых і III-V матэрыялаў.
Погляд у будучыню: шлях да інавацый у аптычных сетках
Паспяховая распрацоўка цалкам крэмніевага фотадэтэктара не толькі пераўзышла традыцыйнае тэхналагічнае рашэнне, але і дазволіла зэканоміць каля 40% выдаткаў, што адкрыла шлях для рэалізацыі высакахуткасных і недарагіх аптычных сетак у будучыні. Тэхналогія цалкам сумяшчальная з існуючымі CMOS-працэсамі, мае надзвычай высокі выхад і прадукцыйнасць, і чакаецца, што ў будучыні стане стандартным кампанентам у галіне крэмніевых фатонічных тэхналогій. У будучыні даследчая група плануе працягваць аптымізацыю канструкцыі для далейшага паляпшэння хуткасці паглынання і прапускной здольнасці фотадэтэктара за кошт зніжэння канцэнтрацыі легіруючых рэчываў і паляпшэння ўмоў імплантацыі. Адначасова даследаванне таксама будзе прысвечана вывучэнню таго, як гэтая цалкам крэмніевая тэхналогія можа быць ужыта ў аптычных сетках у кластарах штучнага інтэлекту наступнага пакалення для дасягнення больш высокай прапускной здольнасці, маштабаванасці і энергаэфектыўнасці.
Час публікацыі: 31 сакавіка 2025 г.