Ffotosynhwyrydd silicon chwyldroadol (ffotosynhwyrydd Si)

Chwyldroadolffotosynhwyrydd silicon(Ffotosynhwyrydd Si)

Ffotosynhwyrydd holl-silicon chwyldroadol (Ffotosynhwyrydd Si）, perfformiad y tu hwnt i'r traddodiadol

Gyda chymhlethdod cynyddol modelau deallusrwydd artiffisial a rhwydweithiau niwral dwfn, mae clystyrau cyfrifiadurol yn rhoi gofynion uwch ar gyfathrebu rhwydwaith rhwng proseswyr, cof a nodau cyfrifiadurol. Fodd bynnag, nid yw rhwydweithiau traddodiadol ar-sglodion a rhyng-sglodion sy'n seiliedig ar gysylltiadau trydanol wedi gallu diwallu'r galw cynyddol am led band, latency a defnydd pŵer. Er mwyn datrys y tagfa hon, mae technoleg rhyng-gysylltu optegol gyda'i phellter trosglwyddo hir, cyflymder cyflym, manteision effeithlonrwydd ynni uchel, yn raddol yn dod yn obaith ar gyfer datblygiad yn y dyfodol. Yn eu plith, mae technoleg ffotonig silicon yn seiliedig ar broses CMOS yn dangos potensial mawr oherwydd ei chywirdeb integreiddio uchel, cost isel a phrosesu. Fodd bynnag, mae gwireddu ffotosynhwyryddion perfformiad uchel yn dal i wynebu llawer o heriau. Yn nodweddiadol, mae angen i ffotosynhwyryddion integreiddio deunyddiau â bwlch band cul, fel germaniwm (Ge), i wella perfformiad canfod, ond mae hyn hefyd yn arwain at brosesau gweithgynhyrchu mwy cymhleth, costau uwch, a chynnyrch anwadal. Cyflawnodd y ffotosynhwyrydd silicon-i-law a ddatblygwyd gan y tîm ymchwil gyflymder trosglwyddo data o 160 Gb/s y sianel heb ddefnyddio germaniwm, gyda lled band trosglwyddo cyfan o 1.28 Tb/s, trwy ddyluniad atseinydd micro-gylch deuol arloesol.

Yn ddiweddar, mae tîm ymchwil ar y cyd yn yr Unol Daleithiau wedi cyhoeddi astudiaeth arloesol, gan gyhoeddi eu bod wedi llwyddo i ddatblygu ffotodiod eirlithriad holl-silicon (Ffotosynhwyrydd APD) sglodion. Mae gan y sglodion hwn swyddogaeth rhyngwyneb ffotodrydanol cyflym iawn a chost isel, a disgwylir iddo gyflawni trosglwyddiad data o fwy na 3.2 Tb yr eiliad mewn rhwydweithiau optegol yn y dyfodol.

Datblygiad technegol arloesol: dyluniad atseinyddion micro-gylch dwbl

Yn aml, mae gan ffotosynhwyryddion traddodiadol wrthddywediadau anghymodlon rhwng lled band ac ymatebolrwydd. Llwyddodd y tîm ymchwil i leddfu'r gwrthddywediad hwn trwy ddefnyddio dyluniad atseinydd micro-gylch dwbl ac atal croes-siarad rhwng sianeli yn effeithiol. Mae canlyniadau arbrofol yn dangos bod yffotosynhwyrydd holl-siliconMae ganddo ymateb o 0.4 A/W, cerrynt tywyll mor isel â 1 nA, lled band uchel o 40 GHz, a chroestalk trydanol hynod o isel o lai na −50 dB. Mae'r perfformiad hwn yn gymharol â ffotosynhwyryddion masnachol cyfredol sy'n seiliedig ar ddeunyddiau silicon-germaniwm a III-V.

Edrych i'r dyfodol: Y Llwybr i arloesi mewn rhwydweithiau optegol

Nid yn unig y gwnaeth datblygiad llwyddiannus y ffotosynhwyrydd silicon cyfan ragori ar yr ateb traddodiadol mewn technoleg, ond hefyd cyflawni arbedion o tua 40% mewn cost, gan baratoi'r ffordd ar gyfer gwireddu rhwydweithiau optegol cyflym, cost isel yn y dyfodol. Mae'r dechnoleg yn gwbl gydnaws â phrosesau CMOS presennol, mae ganddi gynnyrch a chynnyrch eithriadol o uchel, a disgwylir iddi ddod yn gydran safonol ym maes technoleg ffotoneg silicon yn y dyfodol. Yn y dyfodol, mae'r tîm ymchwil yn bwriadu parhau i optimeiddio'r dyluniad i wella cyfradd amsugno a pherfformiad lled band y ffotosynhwyrydd ymhellach trwy leihau crynodiadau dopio a gwella amodau mewnblannu. Ar yr un pryd, bydd yr ymchwil hefyd yn archwilio sut y gellir cymhwyso'r dechnoleg silicon cyfan hon i rwydweithiau optegol mewn clystyrau AI cenhedlaeth nesaf i gyflawni lled band, graddadwyedd ac effeithlonrwydd ynni uwch.