Fotodetektor silikon revolusioner (fotodetektor Si)

Revolusionerfotodetektor silikon(Detektor foto Si)

Fotodetektor silikon revolusionerfotodetektor Si), kinerja di luar yang 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 efisiensi energi yang tinggi, secara bertahap menjadi harapan pengembangan di masa depan. Di antaranya, teknologi fotonik silikon berbasis proses CMOS menunjukkan potensi besar karena integrasi yang tinggi, biaya rendah, dan akurasi pemrosesan. Namun, realisasi fotodetektor berkinerja tinggi masih menghadapi banyak tantangan. Biasanya, fotodetektor perlu mengintegrasikan material dengan celah pita sempit, seperti germanium (Ge), untuk meningkatkan kinerja deteksi, tetapi ini juga menyebabkan proses manufaktur yang lebih kompleks, biaya yang lebih tinggi, dan hasil yang tidak menentu. Fotodetektor berbahan silikon sepenuhnya yang dikembangkan oleh tim peneliti mencapai kecepatan transmisi data 160 Gb/s per saluran tanpa menggunakan germanium, dengan total bandwidth transmisi 1,28 Tb/s, melalui desain resonator dual-mikroring yang inovatif.

Baru-baru ini, sebuah tim peneliti gabungan di Amerika Serikat telah menerbitkan sebuah studi inovatif, yang mengumumkan bahwa mereka telah berhasil mengembangkan fotodioda longsoran (avalanche photodiode) yang seluruhnya terbuat dari silikon.Fotodetektor APDChip 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 teknologi: desain resonator cincin mikro ganda

Fotodetektor tradisional seringkali memiliki kontradiksi yang tidak dapat didamaikan antara bandwidth dan responsivitas. Tim peneliti berhasil mengatasi kontradiksi ini dengan menggunakan desain resonator cincin mikro ganda dan secara efektif menekan interferensi silang antar saluran. Hasil eksperimen menunjukkan bahwafotodetektor silikon sepenuhnyaMemiliki respons sebesar 0,4 A/W, arus gelap serendah 1 nA, bandwidth tinggi 40 GHz, dan crosstalk listrik yang sangat rendah kurang dari −50 dB. Kinerja ini sebanding dengan fotodetektor komersial saat ini yang berbasis silikon-germanium dan material III-V.

Menatap masa depan: Jalan menuju inovasi dalam jaringan optik

Keberhasilan pengembangan fotodetektor berbasis silikon sepenuhnya tidak hanya melampaui solusi tradisional dalam hal 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 efisiensi yang sangat tinggi, dan diharapkan menjadi komponen standar di bidang teknologi fotonik silikon di masa mendatang. 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 berbasis silikon sepenuhnya ini dapat diterapkan pada jaringan optik di klaster AI generasi berikutnya untuk mencapai bandwidth, skalabilitas, dan efisiensi energi yang lebih tinggi.