Devrimcisilikon fotodedektör（Si fotodedektörü）
Devrim niteliğindeki tüm silikon fotodedektör（Si fotodedektörü）, gelenekselin ötesinde performans
Yapay zekâ modelleri ve derin sinir ağlarının artan karmaşıklığıyla birlikte, bilgi işlem kümeleri işlemciler, bellek ve işlem düğümleri arasındaki ağ iletişimine daha yüksek talepler getirmektedir. Ancak, elektriksel bağlantılara dayalı geleneksel çip üstü ve çipler arası ağlar, bant genişliği, gecikme süresi ve güç tüketimi için artan talebi karşılayamamaktadır. Bu darboğazı çözmek için, uzun iletim mesafesi, yüksek hız, yüksek enerji verimliliği avantajlarına sahip optik ara bağlantı teknolojisi, gelecekteki geliştirmelerin umudu haline gelmektedir. Bunlar arasında, CMOS işlemine dayalı silikon fotonik teknolojisi, yüksek entegrasyon, düşük maliyet ve işleme doğruluğu nedeniyle büyük bir potansiyel göstermektedir. Ancak, yüksek performanslı fotodedektörlerin gerçekleştirilmesi hala birçok zorlukla karşı karşıyadır. Tipik olarak, fotodedektörlerin algılama performansını artırmak için germanyum (Ge) gibi dar bant aralığına sahip malzemeleri entegre etmesi gerekir, ancak bu aynı zamanda daha karmaşık üretim süreçlerine, daha yüksek maliyetlere ve düzensiz verimlere de yol açar. Araştırma ekibi tarafından geliştirilen tamamen silikon fotodedektör, yenilikçi çift mikro halkalı rezonatör tasarımı sayesinde, germanyum kullanılmadan kanal başına 160 Gb/s veri iletim hızına ve toplam 1,28 Tb/s iletim bant genişliğine ulaştı.
Son zamanlarda, ABD'deki ortak bir araştırma ekibi, tamamen silikondan yapılmış bir çığ fotodiyotunu başarıyla geliştirdiklerini duyuran yenilikçi bir çalışma yayınladı (APD fotodedektörü) çipi. Bu çip, gelecekteki optik ağlarda saniyede 3,2 Tb'den fazla veri transferi sağlaması beklenen ultra yüksek hızlı ve düşük maliyetli fotoelektrik arayüz fonksiyonuna sahiptir.
Teknik atılım: çift mikro halka rezonatör tasarımı
Geleneksel fotodedektörler genellikle bant genişliği ve tepki süresi arasında uzlaşmaz çelişkiler barındırır. Araştırma ekibi, çift mikroişlemcili rezonatör tasarımı kullanarak bu çelişkiyi başarıyla giderdi ve kanallar arasındaki çapraz konuşmayı etkili bir şekilde bastırdı. Deneysel sonuçlar,tüm silikon fotodedektör0,4 A/W tepki hızına, 1 nA kadar düşük karanlık akıma, 40 GHz yüksek bant genişliğine ve -50 dB'den daha düşük son derece düşük elektriksel çapraz konuşmaya sahiptir. Bu performans, silikon-germanyum ve III-V malzemelerine dayalı mevcut ticari fotodedektörlerle karşılaştırılabilir.
Geleceğe bakış: Optik ağlarda inovasyona giden yol
Tamamen silikon fotodetektörün başarılı bir şekilde geliştirilmesi, geleneksel çözümün teknolojik üstünlüğünü aşmakla kalmayıp, aynı zamanda maliyette yaklaşık %40 tasarruf sağlayarak gelecekte yüksek hızlı ve düşük maliyetli optik ağların hayata geçirilmesinin önünü açmıştır. Teknoloji, mevcut CMOS prosesleriyle tamamen uyumludur, son derece yüksek verim ve verime sahiptir ve gelecekte silikon fotonik teknolojisi alanında standart bir bileşen haline gelmesi beklenmektedir. Araştırma ekibi, gelecekte, doping konsantrasyonlarını azaltarak ve implantasyon koşullarını iyileştirerek fotodetektörün emilim oranını ve bant genişliği performansını daha da iyileştirmek için tasarımı optimize etmeye devam etmeyi planlamaktadır. Aynı zamanda, araştırma, bu tamamen silikon teknolojisinin, daha yüksek bant genişliği, ölçeklenebilirlik ve enerji verimliliği elde etmek için yeni nesil yapay zeka kümelerindeki optik ağlara nasıl uygulanabileceğini de araştıracaktır.
Gönderi zamanı: 31 Mart 2025