Rebolusyonaryong silicon photodetector(Si photodetector)

Rebolusyonaryosilikon nga photodetector(Si photodetector)

Rebolusyonaryo nga all-silicon photodetector（Usa ka photodetector), ang pasundayag labaw sa naandan

Uban sa nagkadako nga pagkakomplikado sa mga modelo sa artipisyal nga paniktik ug lawom nga mga neural network, ang mga kumpol sa pag-compute nagbutang og mas taas nga panginahanglan sa komunikasyon sa network tali sa mga processor, memorya ug mga node sa pag-compute. Bisan pa, ang tradisyonal nga on-chip ug inter-chip network nga gibase sa mga koneksyon sa elektrisidad wala makatubag sa nagkadako nga panginahanglan alang sa bandwidth, latency ug pagkonsumo sa kuryente. Aron masulbad kini nga bottleneck, ang optical interconnection nga teknolohiya nga adunay taas nga distansya sa transmission, paspas nga tulin, taas nga kahusayan sa enerhiya nga mga bentaha, anam-anam nga nahimong paglaum sa umaabot nga pag-uswag. Taliwala kanila, ang silicon photonic nga teknolohiya nga gibase sa proseso sa CMOS nagpakita og dakong potensyal tungod sa taas nga integrasyon niini, mubu nga gasto ug katukma sa pagproseso. Bisan pa, ang katumanan sa mga high-performance nga photodetector nag-atubang gihapon daghang mga hagit. Kasagaran, ang mga photodetector kinahanglan nga maghiusa sa mga materyales nga adunay usa ka pig-ot nga gintang sa banda, sama sa germanium (Ge), aron mapauswag ang pasundayag sa pag-detect, apan nagdala usab kini sa labi ka komplikado nga mga proseso sa paggama, mas taas nga gasto, ug dili maayo nga ani. Ang all-silicon photodetector nga gihimo sa research team nakab-ot ang data transmission speed nga 160 Gb/s kada channel nga walay paggamit sa germanium, nga adunay total transmission bandwidth nga 1.28 Tb/s, pinaagi sa usa ka innovative dual-microring resonator design.

Karong bag-o, usa ka hiniusang grupo sa panukiduki sa Estados Unidos ang nagpatik ug usa ka bag-ong pagtuon, nga nagpahibalo nga sila malampuson nga nakahimo og usa ka all-silicon avalanche photodiode (APD photodetector) chip. Kini nga chip adunay ultra-high speed ug ubos nga gasto nga photoelectric interface function, nga gilauman nga makab-ot labaw pa sa 3.2 Tb kada segundo pagbalhin sa data sa umaabot nga optical network.

Teknikal nga pagkahugno: doble nga disenyo sa microring resonator

Ang mga tradisyonal nga photodetector kanunay adunay dili mabag-o nga mga kontradiksyon tali sa bandwidth ug pagtubag. Ang grupo sa panukiduki malampuson nga nagpagaan niini nga panagsumpaki pinaagi sa paggamit sa usa ka double-microring resonator nga disenyo ug epektibo nga gipugngan ang cross-talk tali sa mga channel. Ang mga resulta sa eksperimento nagpakita nga angtanan-silicon photodetectoradunay usa ka tubag sa 0.4 A/W, usa ka mangitngit nga kasamtangan nga ubos sa 1 nA, usa ka taas nga bandwidth sa 40 GHz, ug usa ka hilabihan ka ubos nga electrical crosstalk nga ubos pa kay sa −50 dB. Kini nga pasundayag ikatandi sa kasamtangang komersyal nga photodetector base sa silicon-germanium ug III-V nga mga materyales.

Pagtan-aw sa umaabot: Ang Dalan sa kabag-ohan sa mga optical network

Ang malampuson nga pag-uswag sa all-silicon photodetector dili lamang milabaw sa tradisyonal nga solusyon sa teknolohiya, apan nakab-ot usab ang usa ka savings nga mga 40% sa gasto, nga naghatag sa dalan alang sa katumanan sa high-speed, ubos nga gasto nga optical network sa umaabot. Ang teknolohiya hingpit nga nahiuyon sa kasamtangan nga mga proseso sa CMOS, adunay hilabihan ka taas nga abot ug abot, ug gilauman nga mahimong usa ka sumbanan nga sangkap sa natad sa silicon photonics nga teknolohiya sa umaabot. Sa umaabot, ang research team nagplano nga magpadayon sa pag-optimize sa disenyo aron mas mapausbaw pa ang absorption rate ug bandwidth performance sa photodetector pinaagi sa pagkunhod sa doping concentrations ug pagpaayo sa kondisyon sa implantation. Sa parehas nga oras, ang panukiduki mag-usisa usab kung giunsa kini nga teknolohiya nga all-silicon mahimong magamit sa mga optical network sa sunod nga henerasyon nga AI clusters aron makab-ot ang mas taas nga bandwidth, scalability ug kahusayan sa enerhiya.