Revolutionäre Silizium-Fotodetektor (Si-Fotodetektor)

RevolutionärSilizium-Fotodetektor(Si Photodetektor)

Revolutionäre Vollsilizium-FotodetektorSi-Fotodetektor）, Leeschtung iwwer déi traditionell eraus

Mat der zouhuelender Komplexitéit vun de Modeller vun der kënschtlecher Intelligenz an den déiwen neuronalen Netzwierker stellen d'Computercluster méi héich Ufuerderungen un d'Netzwierkkommunikatioun tëscht Prozessoren, Speicher a Computerknueten. Traditionell On-Chip- an Inter-Chip-Netzwierker, déi op elektresche Verbindungen baséieren, konnten awer net méi déi wuessend Nofro u Bandbreet, Latenz a Stroumverbrauch erfëllen. Fir dësen Engpass ze léisen, gëtt d'optesch Interconnectiounstechnologie mat hirer laanger Iwwerdroungsdistanz, schneller Geschwindegkeet an héijer Energieeffizienz lues a lues zur Hoffnung fir zukünfteg Entwécklung. Dorënner weist d'Silizium-Photonientechnologie, déi um CMOS-Prozess baséiert, e grousst Potenzial wéinst hirer héijer Integratioun, niddrege Käschten a Veraarbechtungsgenauegkeet. D'Realisatioun vun héichperformante Photodetektoren ass awer nach ëmmer mat ville Erausfuerderungen konfrontéiert. Typesch musse Photodetektoren Materialien mat enger schmueler Bandlück, wéi Germanium (Ge), integréieren, fir d'Detektiounsleistung ze verbesseren, awer dëst féiert och zu méi komplexe Produktiounsprozesser, méi héije Käschten an onberechenbaren Erträg. De vum Fuerschungsteam entwéckelte Vollsilizium-Fotodetektor huet eng Dateniwwerdroungsgeschwindegkeet vun 160 Gb/s pro Kanal ouni d'Benotzung vu Germanium erreecht, mat enger gesamter Iwwerdroungsbandbreet vun 1,28 Tb/s, duerch en innovativen Dual-Mikroring-Resonator-Design.

Viru kuerzem huet e gemeinsamt Fuerschungsteam an den USA eng innovativ Studie publizéiert, an där si bekannt ginn hunn, datt si erfollegräich eng Lawinen-Photodiod aus Silizium entwéckelt hunn (APD-Fotodetektor) Chip. Dëse Chip huet eng ultra-héichgeschwindeg a bëlleg photoelektresch Interfacefunktioun, déi erwaart gëtt, datt se méi wéi 3,2 Tb pro Sekonn Dateniwwerdroung an zukünftegen opteschen Netzwierker erreeche kann.

Techneschen Duerchbroch: Duebel-Mikroring-Resonator-Design

Traditionell Photodetektoren hunn dacks onversöhnlech Widderspréch tëscht Bandbreet a Reaktiounsfäegkeet. D'Fuerschungsteam huet dëse Widdersproch erfollegräich geléist andeems se en Duebel-Mikroring-Resonator-Design benotzt hunn an d'Kräizung tëscht de Kanäl effektiv ënnerdréckt hunn. Experimentell Resultater weisen datt denVollsilizium-Fotodetektorhuet eng Äntwert vun 0,4 A/W, en Däischterstroum vun nëmmen 1 nA, eng héich Bandbreet vu 40 GHz an en extrem niddregen elektresche Kräizgang vu manner wéi −50 dB. Dës Leeschtung ass vergläichbar mat aktuellen kommerziellen Photodetektoren op Basis vu Silizium-Germanium an III-V Materialien.

Bléck an d'Zukunft: De Wee zu Innovatioun an opteschen Netzwierker

Déi erfollegräich Entwécklung vum Vollsilizium-Fotodetektor huet net nëmmen déi traditionell Léisung an der Technologie iwwerschratt, mä huet och eng Erspuernis vu ronn 40% u Käschten erreecht, wat de Wee fir d'Realisatioun vun héichgeschwindegen, käschtegënschtegen opteschen Netzwierker an der Zukunft fräigemaach huet. D'Technologie ass voll kompatibel mat existente CMOS-Prozesser, huet eng extrem héich Ausbezuelung a Leeschtung a soll an Zukunft eng Standardkomponent am Beräich vun der Silizium-Photonikstechnologie ginn. An Zukunft plangt d'Fuerschungsteam, den Design weider ze optimiséieren, fir d'Absorptiounsquote an d'Bandbreetleistung vum Photodetektor weider ze verbesseren, andeems d'Dotierungskonzentratiounen reduzéiert an d'Implantatiounsbedingungen verbessert ginn. Gläichzäiteg wäert d'Fuerschung och ënnersichen, wéi dës Vollsilizium-Technologie op optesch Netzwierker an KI-Cluster vun der nächster Generatioun ugewannt ka ginn, fir eng méi héich Bandbreet, Skalierbarkeet an Energieeffizienz z'erreechen.