Revolucionarifotodetector de silici(Fotodetector de silici)
Fotodetector revolucionari totalment de silici (fotodetector de silici), rendiment més enllà del tradicional
Amb la creixent complexitat dels models d'intel·ligència artificial i les xarxes neuronals profundes, els clústers de computació exigeixen més a la comunicació de xarxa entre processadors, memòria i nodes de computació. Tanmateix, les xarxes tradicionals en un xip i entre xips basades en connexions elèctriques no han pogut satisfer la creixent demanda d'ample de banda, latència i consum d'energia. Per resoldre aquest coll d'ampolla, la tecnologia d'interconnexió òptica, amb els seus avantatges de llarga distància de transmissió, alta velocitat i alta eficiència energètica, esdevé gradualment l'esperança del desenvolupament futur. Entre elles, la tecnologia fotònica de silici basada en el procés CMOS mostra un gran potencial a causa de la seva alta integració, baix cost i precisió de processament. Tanmateix, la realització de fotodetectors d'alt rendiment encara s'enfronta a molts reptes. Normalment, els fotodetectors necessiten integrar materials amb una banda prohibida estreta, com el germani (Ge), per millorar el rendiment de detecció, però això també condueix a processos de fabricació més complexos, costos més elevats i rendiments erràtics. El fotodetector totalment de silici desenvolupat per l'equip de recerca va aconseguir una velocitat de transmissió de dades de 160 Gb/s per canal sense l'ús de germani, amb un ample de banda de transmissió total d'1,28 Tb/s, mitjançant un innovador disseny de ressonador de doble microanell.
Recentment, un equip conjunt de recerca als Estats Units ha publicat un estudi innovador, anunciant que han desenvolupat amb èxit un fotodíode d'allaus totalment de silici (fotodetector APD) xip. Aquest xip té una funció d'interfície fotoelèctrica d'alta velocitat i baix cost, que s'espera que aconsegueixi una transferència de dades de més de 3,2 Tb per segon a les futures xarxes òptiques.
Avenç tècnic: disseny de ressonador de doble microanell
Els fotodetectors tradicionals sovint presenten contradiccions irreconciliables entre l'amplada de banda i la capacitat de resposta. L'equip de recerca va aconseguir pal·liar aquesta contradicció mitjançant un disseny de ressonador de doble microanell i va suprimir eficaçment la interferència entre els canals. Els resultats experimentals mostren quefotodetector totalment de siliciTé una resposta A de 0,4 A/W, un corrent de foscor tan baix com 1 nA, un ample de banda elevat de 40 GHz i una diafonia elèctrica extremadament baixa, inferior a −50 dB. Aquest rendiment és comparable als fotodetectors comercials actuals basats en materials de silici-germani i III-V.
Mirant cap al futur: el camí cap a la innovació en xarxes òptiques
El desenvolupament reeixit del fotodetector totalment de silici no només va superar la solució tradicional en tecnologia, sinó que també va aconseguir un estalvi d'aproximadament el 40% en costos, preparant el camí per a la realització de xarxes òptiques d'alta velocitat i baix cost en el futur. La tecnologia és totalment compatible amb els processos CMOS existents, té un rendiment i una capacitat extremadament alts, i s'espera que es converteixi en un component estàndard en el camp de la tecnologia fotònica de silici en el futur. En el futur, l'equip de recerca té previst continuar optimitzant el disseny per millorar encara més la taxa d'absorció i el rendiment de l'amplada de banda del fotodetector reduint les concentracions de dopatge i millorant les condicions d'implantació. Al mateix temps, la recerca també explorarà com es pot aplicar aquesta tecnologia totalment de silici a les xarxes òptiques en clústers d'IA de nova generació per aconseguir un major ample de banda, escalabilitat i eficiència energètica.
Data de publicació: 31 de març de 2025