Fotodetektor silikon revolusioner (fotodetektor Si)

Revolusionerfotodetektor silikon(Fotodetektor Si)

Fotodetektor semua silikon revolusioner（Fotodetektor Si）, kinerja melampaui kinerja tradisional

Dengan meningkatnya kompleksitas model kecerdasan buatan dan jaringan saraf dalam, klaster komputasi menuntut komunikasi jaringan yang lebih tinggi antara prosesor, memori, dan node komputasi. Namun, jaringan on-chip dan inter-chip tradisional yang berbasis koneksi listrik belum mampu memenuhi permintaan bandwidth, latensi, dan konsumsi daya yang terus meningkat. Untuk mengatasi hambatan ini, teknologi interkoneksi optik dengan jarak transmisi yang jauh, kecepatan tinggi, dan keunggulan efisiensi energi yang tinggi secara bertahap menjadi harapan pengembangan di masa depan. Di antara teknologi tersebut, teknologi fotonik silikon berbasis proses CMOS menunjukkan potensi besar karena integrasinya yang tinggi, biaya rendah, dan akurasi pemrosesannya. Namun, realisasi fotodetektor berkinerja tinggi masih menghadapi banyak tantangan. Umumnya, fotodetektor perlu mengintegrasikan material dengan celah pita sempit, seperti germanium (Ge), untuk meningkatkan kinerja deteksi. Namun, hal ini juga menyebabkan proses manufaktur yang lebih kompleks, biaya yang lebih tinggi, dan hasil yang tidak menentu. Fotodetektor serba silikon yang dikembangkan oleh tim peneliti mencapai kecepatan transmisi data sebesar 160 Gb/s per saluran tanpa menggunakan germanium, dengan total lebar pita transmisi sebesar 1,28 Tb/s, melalui desain resonator cincin mikro ganda yang inovatif.

Baru-baru ini, tim peneliti gabungan di Amerika Serikat telah menerbitkan sebuah studi inovatif, mengumumkan bahwa mereka telah berhasil mengembangkan fotodioda longsoran silikon (Fotodetektor APD) chip. Chip ini memiliki fungsi antarmuka fotolistrik berkecepatan sangat tinggi dan berbiaya rendah, yang diharapkan dapat mencapai transfer data lebih dari 3,2 Tb per detik di jaringan optik masa depan.

Terobosan teknis: desain resonator mikroring ganda

Fotodetektor tradisional seringkali memiliki kontradiksi yang tak terdamaikan antara bandwidth dan responsivitas. Tim peneliti berhasil mengatasi kontradiksi ini dengan menggunakan desain resonator cincin mikro ganda dan secara efektif menekan crosstalk antar kanal. Hasil eksperimen menunjukkan bahwafotodetektor semua silikonmemiliki respons 0,4 A/W, arus gelap serendah 1 nA, bandwidth tinggi 40 GHz, dan crosstalk listrik yang sangat rendah, kurang dari -50 dB. Performa ini sebanding dengan fotodetektor komersial terkini yang berbasis silikon-germanium dan material III-V.

Melihat ke masa depan: Jalan menuju inovasi dalam jaringan optik

Pengembangan fotodetektor silikon yang sukses tidak hanya melampaui solusi tradisional dalam teknologi, tetapi juga mencapai penghematan biaya sekitar 40%, membuka jalan bagi realisasi jaringan optik berkecepatan tinggi dan berbiaya rendah di masa depan. Teknologi ini sepenuhnya kompatibel dengan proses CMOS yang ada, memiliki hasil dan hasil yang sangat tinggi, dan diharapkan menjadi komponen standar di bidang teknologi fotonik silikon di masa depan. Di masa depan, tim peneliti berencana untuk terus mengoptimalkan desain untuk lebih meningkatkan laju penyerapan dan kinerja bandwidth fotodetektor dengan mengurangi konsentrasi doping dan meningkatkan kondisi implantasi. Pada saat yang sama, penelitian ini juga akan mengeksplorasi bagaimana teknologi silikon ini dapat diterapkan pada jaringan optik di kluster AI generasi berikutnya untuk mencapai bandwidth, skalabilitas, dan efisiensi energi yang lebih tinggi.