Siliziozko fotodetektagailu iraultzailea (Si fotodetektagailua)

Iraultzaileasiliziozko fotodetektagailua(Si fotodetektagailua)

Siliziozko fotodetektagailu iraultzailea (Si fotodetektagailua), tradizionalaz haragoko errendimendua

Adimen artifizialeko ereduen eta sare neuronal sakonen konplexutasun gero eta handiagoarekin, konputazio-klusterrek eskaera handiagoak ezartzen dizkiete prozesadoreen, memoriaren eta konputazio-nodoen arteko sare-komunikazioari. Hala ere, konexio elektrikoetan oinarritutako txip barruko eta txipen arteko sare tradizionalek ez dute gai izan banda-zabaleraren, latentziaren eta energia-kontsumoaren eskaera gero eta handiagoa asetzeko. Arazo horri aurre egiteko, interkonexio optikoko teknologia, transmisio-distantzia luzearekin, abiadura handian eta energia-eraginkortasun handiko abantailekin, pixkanaka etorkizuneko garapenaren itxaropen bihurtu da. Horien artean, CMOS prozesuan oinarritutako siliziozko teknologia fotonikoak potentzial handia erakusten du, integrazio handiari, kostu baxuari eta prozesatzeko zehaztasunari esker. Hala ere, errendimendu handiko fotodetektagailuak gauzatzeak oraindik erronka asko ditu. Normalean, fotodetektagailuek banda-tarte estua duten materialak integratu behar dituzte, hala nola germanioa (Ge), detekzio-errendimendua hobetzeko, baina horrek fabrikazio-prozesu konplexuagoak, kostu handiagoak eta errendimendu irregularrak ere eragiten ditu. Ikerketa-taldeak garatutako siliziozko fotodetektagailuak 160 Gb/s-ko datu-transmisio-abiadura lortu zuen kanal bakoitzeko, germaniorik erabili gabe, eta 1,28 Tb/s-ko transmisio-banda-zabalera osoarekin, mikroeraztun bikoitzeko erresonadore-diseinu berritzaile baten bidez.

Duela gutxi, Estatu Batuetako ikerketa-talde batek ikerketa berritzaile bat argitaratu du, eta iragarri du siliziozko elur-jausi fotodiodo bat garatu dutela arrakastaz (APD fotodetektagailua) txipa. Txipa honek abiadura ultra-handiko eta kostu txikiko interfaze fotoelektrikoaren funtzioa du, eta etorkizuneko sare optikoetan segundoko 3,2 Tb baino gehiagoko datu-transferentzia lortzea espero da.

Aurrerapen teknikoa: mikroeraztun bikoitzeko erresonadorearen diseinua

Fotodetektagailu tradizionalek askotan kontraesan bateraezinak izaten dituzte banda-zabaleraren eta erantzun-gaitasunaren artean. Ikerketa-taldeak kontraesan hori arindu zuen eraztun bikoitzeko erresonadore-diseinu bat erabiliz eta kanalen arteko gurutzadura eraginkortasunez kenduz. Esperimentu-emaitzek erakusten dute...siliziozko fotodetektagailu osoa0,4 A/W-ko A erantzuna du, 1 nA-ko iluntasun-korrontea, 40 GHz-ko banda-zabalera handia eta -50 dB baino gutxiagoko diafonia elektrikoa. Errendimendu hau silizio-germanio eta III-V materialetan oinarritutako egungo fotodetektagailu komertzialen parekoa da.

Etorkizunari begira: Sare optikoetan berrikuntzarako bidea

Siliziozko fotodetektagailu osoaren garapen arrakastatsuak ez du teknologiaren aldetik irtenbide tradizionala gainditu bakarrik, baita kostuan % 40 inguruko aurrezpena ere lortu du, etorkizunean abiadura handiko eta kostu txikiko sare optikoen gauzatzeko bidea zabalduz. Teknologia guztiz bateragarria da dauden CMOS prozesuekin, errendimendu eta errendimendu oso altua du, eta etorkizunean siliziozko fotonika teknologiaren arloan osagai estandar bihurtzea espero da. Etorkizunean, ikerketa taldeak diseinua optimizatzen jarraitzeko asmoa du fotodetektagailuaren xurgapen-tasa eta banda-zabaleraren errendimendua are gehiago hobetzeko, dopaje-kontzentrazioak murriztuz eta inplantazio-baldintzak hobetuz. Aldi berean, ikerketak aztertuko du nola aplika daitekeen siliziozko teknologia oso hau hurrengo belaunaldiko IA klusterretako sare optikoetan, banda-zabalera, eskalagarritasun eta energia-eraginkortasun handiagoa lortzeko.