Revolusionerpengesan foto silikon（Si photodetector）
Pengesan foto semua silikon revolusioner（Pengesan foto）, prestasi melebihi tradisi
Dengan peningkatan kerumitan model kecerdasan buatan dan rangkaian saraf dalam, kelompok pengkomputeran meletakkan permintaan yang lebih tinggi pada komunikasi rangkaian antara pemproses, memori dan nod pengiraan. Walau bagaimanapun, rangkaian cip dan antara cip tradisional berdasarkan sambungan elektrik tidak dapat memenuhi permintaan yang semakin meningkat untuk lebar jalur, kependaman dan penggunaan kuasa. Untuk menyelesaikan kesesakan ini, teknologi sambungan optik dengan jarak penghantaran yang panjang, kelajuan pantas, kelebihan kecekapan tenaga yang tinggi, secara beransur-ansur menjadi harapan pembangunan masa depan. Antaranya, teknologi fotonik silikon berasaskan proses CMOS menunjukkan potensi besar kerana penyepaduan yang tinggi, kos rendah dan ketepatan pemprosesan. Walau bagaimanapun, realisasi pengesan foto berprestasi tinggi masih menghadapi banyak cabaran. Biasanya, pengesan foto perlu menyepadukan bahan dengan jurang jalur sempit, seperti germanium (Ge), untuk meningkatkan prestasi pengesanan, tetapi ini juga membawa kepada proses pembuatan yang lebih kompleks, kos yang lebih tinggi dan hasil yang tidak menentu. Pengesan foto semua silikon yang dibangunkan oleh pasukan penyelidik mencapai kelajuan penghantaran data 160 Gb/s setiap saluran tanpa menggunakan germanium, dengan jumlah lebar jalur penghantaran 1.28 Tb/s, melalui reka bentuk resonator dwi-mikroring yang inovatif.
Baru-baru ini, pasukan penyelidik bersama di Amerika Syarikat telah menerbitkan satu kajian inovatif, mengumumkan bahawa mereka telah berjaya membangunkan fotodiod salji semua silikon (Pengesan foto APD) cip. Cip ini mempunyai fungsi antara muka fotoelektrik berkelajuan ultra tinggi dan kos rendah, yang dijangka mencapai pemindahan data lebih daripada 3.2 Tb sesaat dalam rangkaian optik akan datang.
Kejayaan teknikal: reka bentuk resonator gelang mikro berganda
Pengesan foto tradisional selalunya mempunyai percanggahan yang tidak dapat didamaikan antara lebar jalur dan responsif. Pasukan penyelidik berjaya mengurangkan percanggahan ini dengan menggunakan reka bentuk resonator dua mikroring dan secara berkesan menekan perbualan silang antara saluran. Keputusan eksperimen menunjukkan bahawapengesan foto semua silikonmempunyai tindak balas 0.4 A/W, arus gelap serendah 1 nA, lebar jalur tinggi 40 GHz, dan crosstalk elektrik yang sangat rendah kurang daripada −50 dB. Prestasi ini adalah setanding dengan pengesan foto komersial semasa berdasarkan bahan silikon-germanium dan III-V.
Melihat ke masa hadapan: Laluan kepada inovasi dalam rangkaian optik
Kejayaan pembangunan pengesan foto semua silikon bukan sahaja mengatasi penyelesaian tradisional dalam teknologi, tetapi juga mencapai penjimatan kira-kira 40% dalam kos, membuka jalan untuk merealisasikan rangkaian optik berkelajuan tinggi dan kos rendah pada masa hadapan. Teknologi ini serasi sepenuhnya dengan proses CMOS sedia ada, mempunyai hasil dan hasil yang sangat tinggi, dan dijangka menjadi komponen standard dalam bidang teknologi fotonik silikon pada masa hadapan. Pada masa hadapan, pasukan penyelidik merancang untuk terus mengoptimumkan reka bentuk untuk meningkatkan lagi kadar penyerapan dan prestasi lebar jalur pengesan foto dengan mengurangkan kepekatan doping dan memperbaiki keadaan implantasi. Pada masa yang sama, penyelidikan itu juga akan meneroka bagaimana teknologi semua silikon ini boleh digunakan pada rangkaian optik dalam kelompok AI generasi akan datang untuk mencapai lebar jalur, kebolehskalaan dan kecekapan tenaga yang lebih tinggi.
Masa siaran: Mac-31-2025