Հեղափոխականսիլիկոնային լուսադետեկտոր(Si լուսադետեկտոր)
Հեղափոխական ամբողջությամբ սիլիկոնային լուսադետեկտորSi լուսադետեկտոր), ավանդականից դուրս կատարողականություն
Արհեստական բանականության մոդելների և խորը նեյրոնային ցանցերի աճող բարդության հետ մեկտեղ, հաշվողական կլաստերները ավելի մեծ պահանջներ են ներկայացնում պրոցեսորների, հիշողության և հաշվողական հանգույցների միջև ցանցային հաղորդակցության վրա: Այնուամենայնիվ, էլեկտրական միացումների վրա հիմնված ավանդական չիպային և միջչիպային ցանցերը չեն կարողացել բավարարել թողունակության, լատենտության և էներգիայի սպառման աճող պահանջարկը: Այս խոչընդոտը լուծելու համար օպտիկական փոխկապակցման տեխնոլոգիան՝ իր երկար փոխանցման հեռավորությամբ, արագությամբ, բարձր էներգաարդյունավետության առավելություններով, աստիճանաբար դառնում է ապագա զարգացման հույս: Դրանց թվում է CMOS պրոցեսի վրա հիմնված սիլիցիումային ֆոտոնային տեխնոլոգիան, որը մեծ ներուժ է ցուցաբերում իր բարձր ինտեգրման, ցածր արժեքի և մշակման ճշգրտության շնորհիվ: Այնուամենայնիվ, բարձր արդյունավետությամբ լուսադետեկտորների իրականացումը դեռևս բախվում է բազմաթիվ մարտահրավերների: Սովորաբար, լուսադետեկտորները պետք է ինտեգրեն նեղ գոտիական բացվածքով նյութեր, ինչպիսիք են գերմանիումը (Ge),՝ հայտնաբերման կատարողականությունը բարելավելու համար, բայց դա նաև հանգեցնում է ավելի բարդ արտադրական գործընթացների, ավելի բարձր ծախսերի և անկայուն արտադրողականության: Հետազոտական խմբի կողմից մշակված ամբողջությամբ սիլիցիումային ֆոտոդետեկտորը հասել է 160 Գբ/վ տվյալների փոխանցման արագության մեկ ալիքի համար՝ առանց գերմանիումի օգտագործման, 1.28 Տբ/վ ընդհանուր փոխանցման թողունակությամբ՝ նորարարական կրկնակի միկրոօղակային ռեզոնատորային դիզայնի միջոցով։
Վերջերս Միացյալ Նահանգներում համատեղ հետազոտական խումբը հրապարակել է նորարարական ուսումնասիրություն, որում հայտարարվում է, որ նրանք հաջողությամբ մշակել են ամբողջությամբ սիլիկոնային ձնահոսքի ֆոտոդիոդ (APD լուսադետեկտոր) չիպ: Այս չիպն ունի գերբարձր արագությամբ և ցածր գնով ֆոտոէլեկտրական ինտերֆեյսի ֆունկցիա, որը, ինչպես սպասվում է, ապագա օպտիկական ցանցերում կապահովի վայրկյանում ավելի քան 3.2 ՏԲ տվյալների փոխանցում:
Տեխնիկական առաջընթաց. կրկնակի միկրոօղակային ռեզոնատորի նախագծում
Ավանդական լուսադետեկտորները հաճախ անհաշտելի հակասություններ ունեն թողունակության և արձագանքման միջև: Հետազոտական խումբը հաջողությամբ մեղմել է այս հակասությունը՝ օգտագործելով կրկնակի միկրոօղակային ռեզոնատորի դիզայն և արդյունավետորեն ճնշելով ալիքների միջև խաչաձև հաղորդակցությունը: Փորձարարական արդյունքները ցույց են տալիս, որամբողջությամբ սիլիցիումային լուսադետեկտորունի 0.4 Ա/Վտ արձագանք, 1 նԱ-ից ցածր մութ հոսանք, 40 ԳՀց բարձր հաճախականության թողունակություն և -50 դԲ-ից պակաս ծայրահեղ ցածր էլեկտրական խաչաձևություն։ Այս արդյունավետությունը համեմատելի է սիլիցիում-գերմանիումի և III-V նյութերի վրա հիմնված ներկայիս առևտրային լուսադետեկտորների հետ։
Հայացք դեպի ապագա. օպտիկական ցանցերում նորարարության ուղին
Ամբողջությամբ սիլիցիումային ֆոտոդետեկտորի հաջող մշակումը ոչ միայն գերազանցեց տեխնոլոգիայի ավանդական լուծումները, այլև ապահովեց մոտ 40% խնայողություն արժեքում՝ հարթելով ճանապարհը դեպի բարձր արագությամբ, ցածր գնով օպտիկական ցանցերի իրականացում ապագայում: Տեխնոլոգիան լիովին համատեղելի է առկա CMOS գործընթացների հետ, ունի չափազանց բարձր արտադրողականություն և եկամտաբերություն, և ակնկալվում է, որ ապագայում կդառնա սիլիցիումային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիայի ոլորտում ստանդարտ բաղադրիչ: Ապագայում հետազոտական խումբը նախատեսում է շարունակել օպտիմալացնել դիզայնը՝ ֆոտոդետեկտորի կլանման արագությունը և թողունակության աշխատանքը հետագայում բարելավելու համար՝ նվազեցնելով դոպինգի կոնցենտրացիաները և բարելավելով իմպլանտացիայի պայմանները: Միևնույն ժամանակ, հետազոտությունը կուսումնասիրի նաև, թե ինչպես կարելի է այս ամբողջությամբ սիլիցիումային տեխնոլոգիան կիրառել հաջորդ սերնդի արհեստական ինտելեկտի կլաստերների օպտիկական ցանցերում՝ ավելի բարձր թողունակություն, մասշտաբայնություն և էներգաարդյունավետություն ապահովելու համար:
Հրապարակման ժամանակը. Մարտ-31-2025