Rivoluzzjonarjufotoditekter tas-silikon(Fotoditekter tas-Si)
Fotoditekter rivoluzzjonarju kollu tas-silikon (Fotoditekter tas-Si）, prestazzjoni lil hinn mit-tradizzjonali
Biż-żieda fil-kumplessità tal-mudelli tal-intelliġenza artifiċjali u n-netwerks newrali profondi, il-clusters tal-kompjuters ipoġġu domandi ogħla fuq il-komunikazzjoni tan-netwerk bejn il-proċessuri, il-memorja u n-nodi tal-kompjuter. Madankollu, in-netwerks tradizzjonali on-chip u inter-chip ibbażati fuq konnessjonijiet elettriċi ma setgħux jissodisfaw id-domanda dejjem tikber għall-bandwidth, il-latency u l-konsum tal-enerġija. Sabiex tissolva din l-ostaklu, it-teknoloġija tal-interkonnessjoni ottika bid-distanza twila tat-trażmissjoni tagħha, il-veloċità mgħaġġla, il-vantaġġi tagħha ta' effiċjenza għolja fl-enerġija, gradwalment saret it-tama tal-iżvilupp futur. Fost dawn, it-teknoloġija fotonika tas-silikon ibbażata fuq il-proċess CMOS turi potenzjal kbir minħabba l-integrazzjoni għolja tagħha, l-ispiża baxxa u l-preċiżjoni tal-ipproċessar. Madankollu, ir-realizzazzjoni ta' fotoditekters ta' prestazzjoni għolja għadha tiffaċċja ħafna sfidi. Tipikament, il-fotoditekters jeħtieġ li jintegraw materjali b'band gap dejqa, bħal ġermanju (Ge), biex itejbu l-prestazzjoni tad-detezzjoni, iżda dan iwassal ukoll għal proċessi ta' manifattura aktar kumplessi, spejjeż ogħla, u rendimenti erratiċi. Il-fotoditekter magħmul kollu mis-silikon żviluppat mit-tim tar-riċerka kiseb veloċità ta' trasmissjoni tad-dejta ta' 160 Gb/s għal kull kanal mingħajr l-użu tal-ġermanju, b'bandwidth totali ta' trasmissjoni ta' 1.28 Tb/s, permezz ta' disinn innovattiv ta' reżonatur b'mikroċirku doppju.
Riċentement, tim konġunt ta’ riċerka fl-Istati Uniti ppubblika studju innovattiv, fejn ħabbar li żviluppaw b’suċċess fotodijodu tal-valanga magħmul kollu mis-silikon (Fotoditekter tal-APD) ċippa. Din iċ-ċippa għandha funzjoni ta' interfaċċja fotoelettrika b'veloċità ultra-għolja u prezz baxx, li hija mistennija li tikseb aktar minn 3.2 Tb kull sekonda ta' trasferiment ta' dejta fin-netwerks ottiċi tal-futur.
Avvanz tekniku: disinn ta' reżonatur b'mikroċirku doppju
Il-fotoditekters tradizzjonali spiss ikollhom kontradizzjonijiet irrikonċiljabbli bejn il-bandwidth u r-rispons. It-tim tar-riċerka rnexxielu jtaffi din il-kontradizzjoni billi uża disinn ta' reżonatur b'żewġ mikroringi u effettivament rażżan il-cross-talk bejn il-kanali. Ir-riżultati sperimentali juru lifotoditekter tas-silikon kolluGħandu rispons A ta' 0.4 A/W, kurrent fid-dlam baxx daqs 1 nA, bandwidth għolja ta' 40 GHz, u crosstalk elettriku baxx ħafna ta' inqas minn −50 dB. Din il-prestazzjoni hija komparabbli ma' fotoditekters kummerċjali attwali bbażati fuq materjali tas-silikon-ġermanju u III-V.
Ħarsa lejn il-futur: It-Triq lejn l-innovazzjoni fin-netwerks ottiċi
L-iżvilupp b'suċċess tad-ditekter kollu tas-silikon mhux biss qabeż is-soluzzjoni tradizzjonali fit-teknoloġija, iżda kiseb ukoll iffrankar ta' madwar 40% fl-ispejjeż, u witta t-triq għar-realizzazzjoni ta' netwerks ottiċi b'veloċità għolja u bi prezz baxx fil-futur. It-teknoloġija hija kompletament kompatibbli mal-proċessi CMOS eżistenti, għandha rendiment u rendiment estremament għoljin, u hija mistennija li ssir komponent standard fil-qasam tat-teknoloġija fotonika tas-silikon fil-futur. Fil-futur, it-tim tar-riċerka jippjana li jkompli jottimizza d-disinn biex itejjeb aktar ir-rata ta' assorbiment u l-prestazzjoni tal-bandwidth tad-ditekter billi jnaqqas il-konċentrazzjonijiet tad-doping u jtejjeb il-kundizzjonijiet tal-impjantazzjoni. Fl-istess ħin, ir-riċerka se tesplora wkoll kif din it-teknoloġija kollha tas-silikon tista' tiġi applikata għal netwerks ottiċi fi gruppi tal-AI tal-ġenerazzjoni li jmiss biex tikseb bandwidth, skalabbiltà u effiċjenza fl-enerġija ogħla.
Ħin tal-posta: 31 ta' Marzu 2025