Революційний кремнієвий фотодетектор (Si фотодетектор)

Революційнийкремнієвий фотодетектор(Кремнієвий фотодетектор)

Революційний повністю кремнієвий фотодетекторSi фотодетектор）, продуктивність, що виходить за рамки традиційних

Зі зростанням складності моделей штучного інтелекту та глибоких нейронних мереж, обчислювальні кластери висувають підвищені вимоги до мережевого зв'язку між процесорами, пам'яттю та обчислювальними вузлами. Однак традиційні начіпні та міжчіпні мережі, засновані на електричних з'єднаннях, не змогли задовольнити зростаючий попит на пропускну здатність, затримку та енергоспоживання. Щоб вирішити цю проблему, технологія оптичного з'єднання з її перевагами у вигляді великої відстані передачі, високої швидкості та високої енергоефективності поступово стає надією майбутнього розвитку. Серед них кремнієва фотонна технологія на основі CMOS-процесу демонструє великий потенціал завдяки високій інтеграції, низькій вартості та точності обробки. Однак реалізація високопродуктивних фотодетекторів все ще стикається з багатьма труднощами. Як правило, фотодетектори повинні інтегрувати матеріали з вузькою забороненою зоною, такі як германій (Ge), для покращення продуктивності детектування, але це також призводить до складніших виробничих процесів, вищих витрат та нестабільної виходи. Повністю кремнієвий фотодетектор, розроблений дослідницькою групою, досяг швидкості передачі даних 160 Гбіт/с на канал без використання германію, із загальною пропускною здатністю передачі 1,28 Тбіт/с, завдяки інноваційній конструкції подвійного мікрокільцевого резонатора.

Нещодавно спільна дослідницька група у Сполучених Штатах опублікувала інноваційне дослідження, в якому оголосила про успішну розробку повністю кремнієвого лавинного фотодіода (Фотодетектор APD) чіп. Цей чіп має надшвидкісну та недорогу функцію фотоелектричного інтерфейсу, яка, як очікується, досягне швидкості передачі даних понад 3,2 Тбіт/с в майбутніх оптичних мережах.

Технічний прорив: конструкція подвійного мікрокільцевого резонатора

Традиційні фотодетектори часто мають непримиренні суперечності між пропускною здатністю та чутливістю. Дослідницька група успішно усунула цю суперечність, використовуючи конструкцію подвійного мікрокільцевого резонатора та ефективно придушивши перехресні перешкоди між каналами. Експериментальні результати показують, щоповністю кремнієвий фотодетектормає коефіцієнт відгуку 0,4 А/Вт, темновий струм до 1 нА, широку смугу пропускання 40 ГГц та надзвичайно низький електричний перехресний вплив менше ніж -50 дБ. Ця продуктивність порівнянна з сучасними комерційними фотодетекторами на основі кремній-германію та матеріалів III-V.

Погляд у майбутнє: шлях до інновацій в оптичних мережах

Успішна розробка повністю кремнієвого фотодетектора не лише перевершила традиційні технологічні рішення, але й забезпечила економію близько 40% витрат, що проклало шлях для реалізації високошвидкісних та недорогих оптичних мереж у майбутньому. Технологія повністю сумісна з існуючими КМОП-процесами, має надзвичайно високу продуктивність та коефіцієнт виходу, і очікується, що в майбутньому стане стандартним компонентом у галузі кремнієвої фотоніки. У майбутньому дослідницька група планує продовжувати оптимізацію конструкції для подальшого покращення швидкості поглинання та пропускної здатності фотодетектора шляхом зменшення концентрації легуючих домішок та покращення умов імплантації. Водночас дослідження також дослідить, як цю повністю кремнієву технологію можна застосувати до оптичних мереж у кластерах штучного інтелекту наступного покоління для досягнення вищої пропускної здатності, масштабованості та енергоефективності.