Inqilobiykremniy fotodetektori(Si fotodetektori)
Inqilobiy kremniyli fotodetektor (Si fotodetektori）, an'anaviydan tashqari ishlash
Sun'iy intellekt modellari va chuqur neyron tarmoqlarining murakkabligi ortib borishi bilan hisoblash klasterlari protsessorlar, xotira va hisoblash tugunlari o'rtasidagi tarmoq aloqasiga yuqori talablar qo'yadi. Biroq, elektr ulanishlariga asoslangan an'anaviy chip ichidagi va chiplararo tarmoqlar o'tkazish qobiliyati, kechikish va quvvat sarfiga bo'lgan ortib borayotgan talabni qondira olmadi. Ushbu to'siqni hal qilish uchun uzoq uzatish masofasi, tez tezligi, yuqori energiya samaradorligi afzalliklari bilan optik o'zaro bog'lanish texnologiyasi asta-sekin kelajakdagi rivojlanish umidiga aylanadi. Ular orasida CMOS jarayoniga asoslangan kremniy fotonik texnologiyasi yuqori integratsiya, arzon narx va ishlov berish aniqligi tufayli katta salohiyatga ega. Biroq, yuqori samarali fotodetektorlarni amalga oshirish hali ham ko'plab qiyinchiliklarga duch kelmoqda. Odatda, fotodetektorlar aniqlash samaradorligini oshirish uchun germaniy (Ge) kabi tor diapazonli materiallarni integratsiyalashlari kerak, ammo bu ham murakkabroq ishlab chiqarish jarayonlariga, yuqori xarajatlarga va beqaror hosildorlikka olib keladi. Tadqiqot guruhi tomonidan ishlab chiqilgan to'liq kremniyli fotodetektor germaniydan foydalanmasdan har bir kanal uchun 160 Gbit/s ma'lumot uzatish tezligiga erishdi, umumiy uzatish o'tkazuvchanligi esa innovatsion ikki mikrohalqali rezonator dizayni orqali 1,28 Tb/s ni tashkil etdi.
Yaqinda Qo'shma Shtatlardagi qo'shma tadqiqot guruhi innovatsion tadqiqotni nashr etdi va ular butunlay kremniydan iborat ko'chki fotodiodini muvaffaqiyatli ishlab chiqqanliklarini e'lon qilishdi (APD fotodetektori) chip. Ushbu chip ultra yuqori tezlikdagi va arzon fotoelektrik interfeys funksiyasiga ega bo'lib, kelajakdagi optik tarmoqlarda sekundiga 3,2 Tb dan ortiq ma'lumotlarni uzatishga erishishi kutilmoqda.
Texnik yutuq: ikki mikrohalqali rezonator dizayni
An'anaviy fotodetektorlar ko'pincha o'tkazish qobiliyati va sezgirlik o'rtasida murosasiz qarama-qarshiliklarga ega. Tadqiqot guruhi bu qarama-qarshilikni ikki mikrohalqali rezonator dizaynidan foydalanib muvaffaqiyatli bartaraf etdi va kanallar orasidagi o'zaro aloqani samarali ravishda bostirdi. Eksperimental natijalar shuni ko'rsatadiki,to'liq kremniyli fotodetektor0,4 A/Vt javobga, 1 nA gacha bo'lgan qorong'u tokka, 40 gigagertsli yuqori o'tkazish qobiliyatiga va -50 dB dan kam bo'lgan juda past elektr o'zaro ta'sirga ega. Bu unumdorlik kremniy-germaniy va III-V materiallariga asoslangan hozirgi tijorat fotodetektorlari bilan taqqoslanadi.
Kelajakka nazar: Optik tarmoqlarda innovatsiyalarga yo'l
To'liq kremniyli fotodetektorning muvaffaqiyatli ishlab chiqilishi nafaqat texnologiyadagi an'anaviy yechimdan oshib ketdi, balki taxminan 40% tejashga erishdi va kelajakda yuqori tezlikdagi, arzon optik tarmoqlarni amalga oshirish uchun yo'l ochdi. Texnologiya mavjud CMOS jarayonlari bilan to'liq mos keladi, juda yuqori rentabellik va unumdorlikka ega va kelajakda kremniy fotonika texnologiyasi sohasida standart komponentga aylanishi kutilmoqda. Kelajakda tadqiqot guruhi doping konsentratsiyasini kamaytirish va implantatsiya sharoitlarini yaxshilash orqali fotodetektorning yutilish tezligi va o'tkazish qobiliyatini yanada yaxshilash uchun dizaynni optimallashtirishni davom ettirishni rejalashtirmoqda. Shu bilan birga, tadqiqotda ushbu to'liq kremniyli texnologiyani keyingi avlod AI klasterlaridagi optik tarmoqlarga qanday qo'llash mumkinligi ham o'rganiladi, bu esa yuqori o'tkazish qobiliyati, masshtablash qobiliyati va energiya samaradorligiga erishishga imkon beradi.
Nashr vaqti: 2025-yil 31-mart