İnqilabçı silikon fotodetektor (Si fotodetektor)

İnqilabçısilikon fotodetektor（Si fotodetektor）

İnqilabçı tam silikon fotodetektor（Si fotodetektor）, ənənəvidən kənarda performans

Süni intellekt modellərinin və dərin neyron şəbəkələrinin artan mürəkkəbliyi ilə hesablama klasterləri prosessorlar, yaddaş və hesablama qovşaqları arasında şəbəkə rabitəsinə daha yüksək tələblər qoyur. Bununla belə, elektrik birləşmələrinə əsaslanan ənənəvi çip və çiplərarası şəbəkələr bant genişliyi, gecikmə və enerji istehlakına artan tələbatı ödəyə bilmədi. Bu darboğazı həll etmək üçün uzun ötürmə məsafəsi, sürətli sürət, yüksək enerji səmərəliliyi üstünlükləri ilə optik qarşılıqlı əlaqə texnologiyası tədricən gələcək inkişafın ümidinə çevrilir. Onların arasında CMOS prosesinə əsaslanan silisium fotonik texnologiyası yüksək inteqrasiya, aşağı qiymət və emal dəqiqliyi sayəsində böyük potensial göstərir. Bununla belə, yüksək performanslı fotodetektorların reallaşdırılması hələ də bir çox problemlərlə üzləşir. Tipik olaraq, fotodetektorlar aşkarlama performansını yaxşılaşdırmaq üçün germanium (Ge) kimi dar bant boşluğu olan materialları birləşdirməlidir, lakin bu, həm də daha mürəkkəb istehsal proseslərinə, daha yüksək xərclərə və qeyri-sabit məhsuldarlığa gətirib çıxarır. Tədqiqat qrupu tərəfindən hazırlanmış tam silikon fotodetektor yenilikçi ikili mikroring rezonator dizaynı vasitəsilə germaniumdan istifadə etmədən hər kanalda 160 Gb/s məlumat ötürmə sürətinə nail olub, ümumi ötürmə bant genişliyi 1,28 Tb/s təşkil edib.

Bu yaxınlarda ABŞ-da birgə tədqiqat qrupu tam silisiumlu uçqun fotodiodunu uğurla inkişaf etdirdiklərini elan edərək yenilikçi bir araşdırma dərc etdi (APD fotodetektoru) çip. Bu çip ultra yüksək sürətli və ucuz fotoelektrik interfeys funksiyasına malikdir və gələcək optik şəbəkələrdə saniyədə 3,2 Tb-dən çox məlumat ötürülməsinə nail olacağı gözlənilir.

Texniki sıçrayış: ikiqat mikroring rezonator dizaynı

Ənənəvi fotodetektorlar tez-tez bant genişliyi və həssaslıq arasında barışmaz ziddiyyətlərə malikdir. Tədqiqat qrupu ikiqat mikrorezonator dizaynından istifadə edərək bu ziddiyyəti uğurla aradan qaldırdı və kanallar arasında çarpaz danışığı effektiv şəkildə boğdu. Eksperimental nəticələr göstərir ki,tam silikon fotodetektor0,4 A/V cavab, 1 nA qədər aşağı qaranlıq cərəyan, 40 GHz yüksək bant genişliyi və −50 dB-dən az olan olduqca aşağı elektrik çarpazlığına malikdir. Bu performans silisium-germanium və III-V materiallar əsasında hazırkı kommersiya fotodetektorları ilə müqayisə edilə bilər.

Gələcəyə baxış: Optik şəbəkələrdə yeniliyə gedən yol

Tam silisiumlu fotodetektorun uğurlu inkişafı texnologiyada ənənəvi həlli üstələməklə yanaşı, gələcəkdə yüksək sürətli, ucuz optik şəbəkələrin reallaşdırılmasına zəmin yaradaraq maya dəyərinə təxminən 40% qənaət etməyə nail oldu. Texnologiya mövcud CMOS prosesləri ilə tam uyğundur, son dərəcə yüksək məhsuldarlığa və məhsuldarlığa malikdir və gələcəkdə silikon fotonik texnologiyası sahəsində standart komponentə çevrilməsi gözlənilir. Gələcəkdə tədqiqat qrupu dopinq konsentrasiyalarını azaltmaqla və implantasiya şəraitini yaxşılaşdırmaqla fotodetektorun udma dərəcəsini və bant genişliyi performansını daha da yaxşılaşdırmaq üçün dizaynı optimallaşdırmağa davam etməyi planlaşdırır. Eyni zamanda, tədqiqat daha yüksək bant genişliyi, genişlənmə və enerji səmərəliliyinə nail olmaq üçün bu tam silikon texnologiyanın yeni nəsil süni intellekt qruplarında optik şəbəkələrə necə tətbiq oluna biləcəyini araşdıracaq.