Fotodetektor silikon revolusioner (fotodetektor Si)

Revolusionerfotodetektor silikon(Fotodetektor Si)

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

Dengan meningkatnya kompleksitas model kecerdasan buatan dan jaringan saraf dalam, kluster komputasi memberikan tuntutan yang lebih tinggi pada komunikasi jaringan antara prosesor, memori, dan simpul komputasi. Namun, jaringan tradisional pada chip dan antar chip yang berbasis pada koneksi listrik tidak mampu memenuhi permintaan yang terus meningkat untuk bandwidth, latensi, dan konsumsi daya. Untuk mengatasi hambatan ini, teknologi interkoneksi optik dengan jarak transmisi yang jauh, kecepatan tinggi, keunggulan efisiensi energi yang tinggi, secara bertahap menjadi harapan pengembangan di masa depan. Di antara mereka, teknologi fotonik silikon berdasarkan proses CMOS menunjukkan potensi besar karena integrasinya yang tinggi, biaya rendah, dan akurasi pemrosesan. Namun, realisasi fotodetektor berkinerja tinggi masih menghadapi banyak tantangan. Biasanya, fotodetektor perlu mengintegrasikan bahan dengan celah pita yang sempit, seperti germanium (Ge), untuk meningkatkan kinerja deteksi, tetapi ini juga mengarah pada 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 longsor semua 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 sering kali memiliki kontradiksi yang tidak dapat didamaikan antara lebar pita dan responsivitas. Tim peneliti berhasil mengatasi kontradiksi ini dengan menggunakan desain resonator mikroring ganda dan secara efektif menekan pembicaraan silang antar saluran. Hasil eksperimen menunjukkan bahwafotodetektor semua silikonmemiliki respons 0,4 A/W, arus gelap serendah 1 nA, lebar pita tinggi 40 GHz, dan crosstalk listrik sangat rendah kurang dari -50 dB. Kinerja ini sebanding dengan fotodetektor komersial saat ini yang berbasis bahan silikon-germanium dan III-V.

Melihat ke masa depan: Jalan menuju inovasi dalam jaringan optik

Pengembangan fotodetektor semua silikon yang sukses tidak hanya melampaui solusi tradisional dalam teknologi, tetapi juga mencapai penghematan sekitar 40% dalam biaya, 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 lebar pita fotodetektor dengan mengurangi konsentrasi doping dan meningkatkan kondisi implantasi. Pada saat yang sama, penelitian ini juga akan mengeksplorasi bagaimana teknologi semua silikon ini dapat diterapkan pada jaringan optik di kluster AI generasi berikutnya untuk mencapai lebar pita, skalabilitas, dan efisiensi energi yang lebih tinggi.