Kitambuzi cha picha cha silicon cha mapinduzi (Si kigundua picha)

Mwanamapinduzidetector ya silicon(Si photodetector)

Kitambuzi cha picha cha silicon cha mapinduzi.Ni detector ya picha）, utendaji zaidi ya kawaida

Pamoja na kuongezeka kwa utata wa miundo ya akili ya bandia na mitandao ya kina ya neva, makundi ya kompyuta yanaweka mahitaji ya juu kwenye mawasiliano ya mtandao kati ya vichakataji, kumbukumbu na nodi za kukokotoa. Hata hivyo, mitandao ya kitamaduni ya on-chip na baina ya chipu kulingana na miunganisho ya umeme imeshindwa kukidhi mahitaji yanayoongezeka ya kipimo data, muda na matumizi ya nishati. Ili kutatua tatizo hili, teknolojia ya uunganisho wa macho na umbali mrefu wa maambukizi, kasi ya haraka, faida za ufanisi wa nishati, hatua kwa hatua huwa tumaini la maendeleo ya baadaye. Miongoni mwao, teknolojia ya silicon photonic kulingana na mchakato wa CMOS inaonyesha uwezo mkubwa kutokana na ushirikiano wake wa juu, gharama ya chini na usahihi wa usindikaji. Hata hivyo, utambuzi wa vitambua picha vyenye utendaji wa juu bado unakabiliwa na changamoto nyingi. Kwa kawaida, vifaa vya kutambua picha vinahitaji kuunganisha nyenzo zilizo na mwango mwembamba wa bendi, kama vile germanium (Ge), ili kuboresha utendakazi wa utambuzi, lakini hii pia husababisha michakato ngumu zaidi ya utengenezaji, gharama kubwa na mavuno yasiyokuwa ya kawaida. Kitambua picha chenye silikoni zote kilichoundwa na timu ya watafiti kilifikia kasi ya upokezaji wa data ya Gb 160/s kwa kila chaneli bila matumizi ya germanium, na jumla ya kipimo data cha 1.28 Tb/s, kupitia muundo wa kibunifu wa resonata ya mikrori mbili.

Hivi majuzi, timu ya pamoja ya watafiti nchini Marekani imechapisha utafiti wa kibunifu, na kutangaza kwamba wamefanikiwa kutengeneza picha za maporomoko ya theluji yenye vifaa vyote vya silicon.Kitambuzi cha picha cha APD) chip. Chip hii ina kiolesura cha kiolesura cha kasi cha juu zaidi na cha gharama ya chini, ambacho kinatarajiwa kufikia zaidi ya Tb 3.2 kwa kila sekunde ya uhamishaji wa data katika mitandao ya macho ya siku zijazo.

Mafanikio ya kiufundi: muundo wa resonator ya microring mbili

Vigundua picha vya kitamaduni mara nyingi huwa na ukinzani usioweza kusuluhishwa kati ya kipimo data na uitikiaji. Timu ya utafiti ilifaulu kupunguza ukinzani huu kwa kutumia muundo wa resonator yenye mikro mbili na kukandamiza kwa ufanisi mazungumzo ya mtambuka kati ya chaneli. Matokeo ya majaribio yanaonyesha kuwakigundua picha cha silicon zoteina majibu ya 0.4 A/W, mkondo wa giza ulio chini kama 1 nA, kipimo data cha juu cha GHz 40, na mawasiliano ya chini sana ya umeme ya chini ya -50 dB. Utendaji huu unalinganishwa na vitambua picha vya kibiashara vya sasa kulingana na nyenzo za silicon-germanium na III-V.

Kuangalia siku zijazo: Njia ya uvumbuzi katika mitandao ya macho

Uendelezaji wa mafanikio wa photodetector ya silicon yote haukuzidi tu ufumbuzi wa jadi katika teknolojia, lakini pia ulipata akiba ya karibu 40% ya gharama, na kufungua njia ya utambuzi wa mitandao ya macho ya kasi ya juu, ya gharama nafuu katika siku zijazo. Teknolojia hiyo inaendana kikamilifu na michakato iliyopo ya CMOS, ina mavuno mengi na mavuno, na inatarajiwa kuwa sehemu ya kawaida katika uwanja wa teknolojia ya silicon photonics katika siku zijazo. Katika siku zijazo, timu ya utafiti inapanga kuendelea kuboresha muundo ili kuboresha zaidi kiwango cha unyonyaji na utendakazi wa kipimo data cha kigundua picha kwa kupunguza viwango vya doping na kuboresha hali ya uwekaji. Wakati huo huo, utafiti pia utachunguza jinsi teknolojia hii ya silicon yote inaweza kutumika kwa mitandao ya macho katika vikundi vya AI vya kizazi kijacho ili kufikia upelekaji wa data wa juu, uzani na ufanisi wa nishati.