რევოლუციურისილიკონის ფოტოდეტექტორი(Si ფოტოდეტექტორი)
რევოლუციური მთლიანად სილიკონის ფოტოდეტექტორი（Si ფოტოდეტექტორი), შესრულება ტრადიციულს სცილდება
ხელოვნური ინტელექტის მოდელებისა და ღრმა ნეირონული ქსელების მზარდი სირთულის გამო, გამოთვლითი კლასტერები უფრო მაღალ მოთხოვნებს უყენებენ ქსელურ კომუნიკაციას პროცესორებს, მეხსიერებასა და გამოთვლით კვანძებს შორის. თუმცა, ელექტრო კავშირებზე დაფუძნებული ტრადიციული ჩიპზე დაფუძნებული და ჩიპებს შორის ქსელები ვერ ახერხებენ გამტარუნარიანობის, შეყოვნებისა და ენერგომოხმარების მზარდი მოთხოვნის დაკმაყოფილებას. ამ შეფერხების პრობლემის გადასაჭრელად, ოპტიკური ურთიერთდაკავშირების ტექნოლოგია, თავისი დიდი გადაცემის მანძილით, სწრაფი სიჩქარით, მაღალი ენერგოეფექტურობის უპირატესობებით, თანდათანობით მომავალი განვითარების იმედად იქცევა. მათ შორის, CMOS პროცესზე დაფუძნებული სილიციუმის ფოტონური ტექნოლოგია დიდ პოტენციალს ავლენს მაღალი ინტეგრაციის, დაბალი ღირებულებისა და დამუშავების სიზუსტის გამო. თუმცა, მაღალი ხარისხის ფოტოდეტექტორების რეალიზაცია კვლავ მრავალი გამოწვევის წინაშე დგას. როგორც წესი, ფოტოდეტექტორებს სჭირდებათ ვიწრო ზოლის მქონე მასალების, როგორიცაა გერმანიუმი (Ge), ინტეგრირება დეტექციის მუშაობის გასაუმჯობესებლად, მაგრამ ეს ასევე იწვევს უფრო რთულ წარმოების პროცესებს, მაღალ ფასებს და არასტაბილურ მოსავლიანობას. კვლევითი ჯგუფის მიერ შემუშავებულმა სრულიად სილიციუმის ფოტოდეტექტორმა ინოვაციური ორმაგი მიკრორგოლური რეზონატორის დიზაინის მეშვეობით მიაღწია მონაცემთა გადაცემის 160 გბ/წმ სიჩქარეს თითო არხზე გერმანიუმის გამოყენების გარეშე, 1.28 ტბ/წმ საერთო გადაცემის გამტარობით.
ცოტა ხნის წინ, შეერთებულ შტატებში ერთობლივმა კვლევითმა ჯგუფმა გამოაქვეყნა ინოვაციური კვლევა, რომელშიც ნათქვამია, რომ მათ წარმატებით შეიმუშავეს მთლიანად სილიკონისგან დამზადებული ზვავის ფოტოდიოდი (APD ფოტოდეტექტორი) ჩიპი. ამ ჩიპს აქვს ულტრამაღალი სიჩქარის და დაბალი ღირებულების ფოტოელექტრული ინტერფეისის ფუნქცია, რომელიც, სავარაუდოდ, მომავალ ოპტიკურ ქსელებში წამში 3.2 ტერაბაიტზე მეტ მონაცემთა გადაცემას მიაღწევს.
ტექნიკური გარღვევა: ორმაგი მიკრორგოლური რეზონატორის დიზაინი
ტრადიციულ ფოტოდეტექტორებს ხშირად აქვთ შეურიგებელი წინააღმდეგობები გამტარობასა და რეაგირებას შორის. კვლევითმა ჯგუფმა წარმატებით შეამსუბუქა ეს წინააღმდეგობა ორმაგი მიკრორგოლური რეზონატორის დიზაინის გამოყენებით და ეფექტურად ჩაახშო არხებს შორის ჯვარედინი დიალოგი. ექსპერიმენტული შედეგები აჩვენებს, რომმთლიანად სილიკონის ფოტოდეტექტორიაქვს 0.4 ამპერ/ვატი რეაქცია, 1 ნამამდე დაბალი ბნელი დენი, 40 გჰც მაღალი გამტარობა და -50 დბ-ზე ნაკლები უკიდურესად დაბალი ელექტრული ჯვარედინი დიაპაზონი. ეს მაჩვენებლები შედარებადია სილიციუმ-გერმანიუმზე და III-V მასალებზე დაფუძნებულ ამჟამინდელ კომერციულ ფოტოდეტექტორებთან.
მომავლისკენ მზერა: გზა ოპტიკურ ქსელებში ინოვაციებისკენ
სრულიად სილიკონისგან დამზადებული ფოტოდეტექტორის წარმატებით შემუშავებამ არა მხოლოდ გადააჭარბა ტექნოლოგიურ ტრადიციულ გადაწყვეტას, არამედ დაახლოებით 40%-იანი დანაზოგიც მოიტანა, რამაც გზა გაუხსნა მაღალსიჩქარიანი, დაბალფასიანი ოპტიკური ქსელების მომავალში რეალიზაციისთვის. ტექნოლოგია სრულად თავსებადია არსებულ CMOS პროცესებთან, აქვს უკიდურესად მაღალი მოსავლიანობა და მოსალოდნელია, რომ მომავალში ის სილიკონის ფოტონიკის ტექნოლოგიის სფეროში სტანდარტული კომპონენტი გახდება. მომავალში, კვლევითი ჯგუფი გეგმავს დიზაინის ოპტიმიზაციის გაგრძელებას, რათა კიდევ უფრო გააუმჯობესოს ფოტოდეტექტორის შთანთქმის სიჩქარე და გამტარუნარიანობა დოპინგის კონცენტრაციის შემცირებით და იმპლანტაციის პირობების გაუმჯობესებით. ამავდროულად, კვლევა ასევე შეისწავლის, თუ როგორ შეიძლება ამ სრულიად სილიკონისგან დამზადებული ტექნოლოგიის გამოყენება ოპტიკურ ქსელებში ახალი თაობის ხელოვნური ინტელექტის კლასტერებში, რათა მიღწეულ იქნას უფრო მაღალი გამტარუნარიანობა, მასშტაბირება და ენერგოეფექტურობა.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 31 მარტი