Revoluciasilicia fotodetektilo(Si-fotodetektilo)
Revolucia tute-silicia fotodetektilo (Si-fotodetektilo), agado preter la tradicia
Kun la kreskanta komplekseco de artefaritinteligentecaj modeloj kaj profundaj neŭralaj retoj, komputilaj aretoj metas pli altajn postulojn sur retkomunikadon inter procesoroj, memoro kaj komputilaj nodoj. Tamen, tradiciaj sur-ĉipaj kaj inter-ĉipaj retoj bazitaj sur elektraj konektoj ne kapablis kontentigi la kreskantan postulon pri bendlarĝo, latenteco kaj energikonsumo. Por solvi ĉi tiun proplempunkton, optika interkonekta teknologio kun siaj longaj dissendodistanco, rapida rapideco, kaj avantaĝoj de alta energiefikeco iom post iom fariĝas la espero de estonta disvolviĝo. Inter ili, silicio-fotonika teknologio bazita sur CMOS-procezo montras grandan potencialon pro sia alta integriĝo, malalta kosto kaj prilabora precizeco. Tamen, la realigo de alt-efikecaj fotodetektiloj ankoraŭ alfrontas multajn defiojn. Tipe, fotodetektiloj bezonas integri materialojn kun mallarĝa bendbreĉo, kiel ekzemple germaniumo (Ge), por plibonigi la detektan rendimenton, sed tio ankaŭ kondukas al pli kompleksaj fabrikadaj procezoj, pli altaj kostoj kaj nekonstantaj rendimentoj. La tute-silicia fotodetektilo evoluigita de la esplorteamo atingis datumtransigan rapidon de 160 Gb/s po kanalo sen la uzo de germaniumo, kun totala transmisia bendlarĝo de 1.28 Tb/s, per noviga duobla-mikroringa resonatora dezajno.
Lastatempe, komuna esplorteamo en Usono publikigis novigan studon, anoncante ke ili sukcese evoluigis tute-silician lavangan fotodiodon (APD-fotodetektilo) ĉipo. Ĉi tiu ĉipo havas ultra-altan rapidecon kaj malaltkostan fotoelektran interfacan funkcion, kiu supozeble atingos pli ol 3.2 Tb po sekundo da datumtransigo en estontaj optikaj retoj.
Teknika sukceso: duobla mikroringa resonatora dezajno
Tradiciaj fotodetektiloj ofte havas neakordigeblajn kontraŭdirojn inter bendolarĝo kaj respondemo. La esplorteamo sukcese mildigis ĉi tiun kontraŭdiron per uzado de duobla-mikroringa resonatora dezajno kaj efike subpremis krucparoladon inter kanaloj. Eksperimentaj rezultoj montras, ke latute-silicia fotodetektilohavas respondon A de 0.4 A/W, malluman kurenton tiel malaltan kiel 1 nA, altan bendolarĝon de 40 GHz, kaj ekstreme malaltan elektran krucparoladon de malpli ol −50 dB. Ĉi tiu rendimento estas komparebla al nunaj komercaj fotodetektiloj bazitaj sur silicio-germaniumo kaj III-V materialoj.
Rigardante al la estonteco: La vojo al novigado en optikaj retoj
La sukcesa disvolviĝo de la tute-silicia fotodetektilo ne nur superis la tradician solvon laŭ teknologio, sed ankaŭ atingis ŝparon de ĉirkaŭ 40% en kosto, pavimante la vojon por la realigo de altrapidaj, malaltkostaj optikaj retoj en la estonteco. La teknologio estas plene kongrua kun ekzistantaj CMOS-procezoj, havas ekstreme altan rendimenton kaj rendimenton, kaj estas atendate, ke ĝi fariĝos norma komponanto en la kampo de silicia fotonika teknologio en la estonteco. En la estonteco, la esplorteamo planas daŭre optimumigi la dezajnon por plu plibonigi la absorban rapidecon kaj bendolarĝan rendimenton de la fotodetektilo per redukto de dopkoncentriĝoj kaj plibonigo de implantaj kondiĉoj. Samtempe, la esplorado ankaŭ esploros kiel ĉi tiu tute-silicia teknologio povas esti aplikita al optikaj retoj en venontgeneraciaj AI-aretoj por atingi pli altan bendolarĝon, skaleblecon kaj energiefikecon.
Afiŝtempo: 31-a de marto 2025