Fotodetector di siliciu rivoluzionariu (fotodetector di Si)

Rivuluziunariufotodetettore di silicone(Fotodetettore Si)

Fotodetector rivoluzionariu tuttu in siliciu (Fotodetector di Si), prestazione al di là di u tradiziunale

Cù a crescente cumplessità di i mudelli d'intelligenza artificiale è di e rete neurali prufonde, i cluster di calculu imponenu esigenze più elevate à a cumunicazione di rete trà i processori, a memoria è i nodi di calculu. Tuttavia, e rete tradiziunali on-chip è inter-chip basate nantu à cunnessione elettriche ùn sò state capaci di risponde à a crescente dumanda di larghezza di banda, latenza è cunsumu energeticu. Per risolve stu collu di buttiglia, a tecnulugia d'interconnessione ottica cù a so longa distanza di trasmissione, a so velocità elevata, i so vantaghji d'alta efficienza energetica, diventa gradualmente a speranza di u sviluppu futuru. Trà elle, a tecnulugia fotonica di siliciu basata nantu à u prucessu CMOS mostra un grande putenziale per via di a so alta integrazione, u so bassu costu è a so precisione di trasfurmazione. Tuttavia, a realizazione di fotodetector d'alte prestazioni si trova sempre di fronte à parechje sfide. Tipicamente, i fotodetector anu bisognu d'integrà materiali cù una stretta lacuna di banda, cum'è u germaniu (Ge), per migliurà e prestazioni di rilevazione, ma questu porta ancu à prucessi di fabricazione più cumplessi, costi più elevati è rese erratiche. U fotodetector tuttu in siliciu sviluppatu da a squadra di ricerca hà ottenutu una velocità di trasmissione di dati di 160 Gb/s per canale senza l'usu di germaniu, cù una larghezza di banda di trasmissione totale di 1,28 Tb/s, attraversu un design innovativu di risonatore à doppiu microanellu.

Recentemente, una squadra di ricerca cumuna in i Stati Uniti hà publicatu un studiu innovativu, annunziendu chì anu sviluppatu cù successu un fotodiodu à valanga tuttu in siliciu (Fotodetector APD) chip. Stu chip hà una funzione d'interfaccia fotoelettrica à velocità ultra-alta è à bassu costu, chì si prevede di ottene più di 3,2 Tb per seconda di trasferimentu di dati in e future rete ottiche.

Svolta tecnica: cuncepimentu di risonatore à doppiu microanellu

I fotodetectori tradiziunali anu spessu cuntradizioni inconciliabili trà a larghezza di banda è a reattività. A squadra di ricerca hà riesciutu à alleviare sta cuntradizione aduprendu un disignu di risonatore à doppiu microanellu è hà suprimitu efficacemente a diafonia trà i canali. I risultati sperimentali mostranu chìfotodetector tuttu in siliciuHà una risposta di 0,4 A/W, una corrente di bughjura di solu 1 nA, una larghezza di banda elevata di 40 GHz è una diafonia elettrica estremamente bassa di menu di -50 dB. Questa prestazione hè paragunabile à l'attuali fotodetectori cummerciali basati nantu à materiali di siliciu-germaniu è III-V.

Guardendu versu u futuru: A strada versu l'innuvazione in e rete ottiche

U sviluppu successu di u fotodetector tuttu in siliciu ùn hà micca solu superatu a suluzione tradiziunale in tecnulugia, ma hà ancu ottenutu un risparmiu di circa u 40% in termini di costi, aprendu a strada à a realizazione di rete ottiche à alta velocità è à bassu costu in u futuru. A tecnulugia hè cumpletamente cumpatibile cù i prucessi CMOS esistenti, hà un rendimentu è una resa estremamente elevati, è si prevede chì diventerà un cumpunente standard in u campu di a tecnulugia di fotonica di siliciu in u futuru. In u futuru, a squadra di ricerca prevede di cuntinuà à ottimizà u disignu per migliurà ulteriormente u tassu di assorbimentu è e prestazioni di larghezza di banda di u fotodetector riducendu e concentrazioni di doping è migliurendu e cundizioni di impiantazione. À u listessu tempu, a ricerca esplorerà ancu cumu sta tecnulugia tuttu in siliciu pò esse applicata à e rete ottiche in cluster AI di prossima generazione per ottene una larghezza di banda, scalabilità è efficienza energetica più elevate.