Хувьсгалтцахиурын фотодетектор（Si фотодетектор）
Хувьсгалт бүхэл цахиурын фотодетектор (Si фотодетектор）, уламжлалт үзүүлэлтээс давсан гүйцэтгэл
Хиймэл оюун ухааны загварууд болон гүнзгий мэдрэлийн сүлжээнүүдийн нарийн төвөгтэй байдал нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан тооцоолох кластерууд нь процессор, санах ой болон тооцоолох зангилааны хоорондох сүлжээний харилцаанд илүү өндөр шаардлага тавьдаг. Гэсэн хэдий ч цахилгаан холболт дээр суурилсан уламжлалт чип дээрх болон чип хоорондын сүлжээ нь зурвасын өргөн, хоцрогдол, эрчим хүчний хэрэглээний өсөн нэмэгдэж буй эрэлтийг хангаж чадахгүй байна. Энэхүү саад бэрхшээлийг шийдвэрлэхийн тулд хол дамжуулах зай, хурдан хурд, өндөр эрчим хүчний үр ашгийн давуу талуудтай оптик холболтын технологи нь аажмаар ирээдүйн хөгжлийн найдвар болж байна. Тэдгээрийн дотор CMOS процесст суурилсан цахиурын фотоник технологи нь өндөр интеграци, хямд өртөг, боловсруулалтын нарийвчлалын ачаар маш их боломжийг харуулж байна. Гэсэн хэдий ч өндөр хүчин чадалтай фотодетекторуудыг бий болгох нь олон бэрхшээлтэй тулгарсаар байна. Ерөнхийдөө фотодетекторууд илрүүлэх гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд германий (Ge) зэрэг нарийн зурвасын зайтай материалыг нэгтгэх шаардлагатай байдаг ч энэ нь илүү төвөгтэй үйлдвэрлэлийн процесс, өндөр өртөг, тогтворгүй ургацад хүргэдэг. Судалгааны багийн боловсруулсан бүхэлдээ цахиурын фотодетектор нь германий ашиглахгүйгээр суваг бүрт 160 Гб/с өгөгдөл дамжуулах хурдтай, нийт дамжуулах зурвасын өргөн нь хос микро цагирагтай резонаторын шинэлэг дизайны тусламжтайгаар 1.28 Тб/с хүрсэн.
Саяхан АНУ-ын хамтарсан судалгааны баг шинэлэг судалгаа нийтэлж, цахиурын нуранги фотодиодыг амжилттай боловсруулснаа зарлалаа (APD фотодетектор) чип. Энэхүү чип нь хэт өндөр хурдтай, хямд фотоэлектрик интерфэйсийн функцтэй бөгөөд ирээдүйн оптик сүлжээнд секундэд 3.2 Тб-ээс дээш өгөгдөл дамжуулах боломжтой гэж үзэж байна.
Техникийн нээлт: давхар микро цагирагтай резонаторын загвар
Уламжлалт фотодетекторууд нь зурвасын өргөн болон хариу үйлдэл үзүүлэх чадварын хооронд эвлэршгүй зөрчилдөөнтэй байдаг. Судалгааны баг давхар микро цагирагтай резонаторын загварыг ашиглан энэхүү зөрчлийг амжилттай арилгаж, сувгуудын хоорондох харилцан яриаг үр дүнтэйгээр дарсан. Туршилтын үр дүнгээс харахадбүхэлдээ цахиурын фотодетектор0.4 А/Вт хариу үйлдэлтэй, 1 нА хүртэл бага харанхуй гүйдэлтэй, 40 GHz өндөр зурвасын өргөнтэй, −50 дБ-ээс бага цахилгаан харилцан ярианы маш бага коэффициенттэй. Энэ үзүүлэлт нь цахиур-германий болон III-V материалд суурилсан одоогийн арилжааны фотодетекторуудтай харьцуулах боломжтой.
Ирээдүй рүү харах нь: Оптик сүлжээнд инновацийн зам
Бүх цахиурын фотодетекторыг амжилттай хөгжүүлснээр технологийн уламжлалт шийдлээс давж гараад зогсохгүй, өртгийн 40 орчим хувийг хэмнэж, ирээдүйд өндөр хурдтай, хямд өртөгтэй оптик сүлжээг бий болгох замыг нээж өгсөн. Энэхүү технологи нь одоо байгаа CMOS процессуудтай бүрэн нийцэж байгаа бөгөөд маш өндөр гарц, бүтээмжтэй бөгөөд ирээдүйд цахиурын фотоникийн технологийн салбарт стандарт бүрэлдэхүүн хэсэг болно гэж найдаж байна. Ирээдүйд судалгааны баг допингийн концентрацийг бууруулж, суулгацын нөхцлийг сайжруулах замаар фотодетекторын шингээлтийн хурд болон зурвасын өргөний гүйцэтгэлийг цаашид сайжруулахын тулд дизайныг үргэлжлүүлэн оновчтой болгохоор төлөвлөж байна. Үүний зэрэгцээ, судалгаагаар энэхүү бүх цахиурын технологийг дараагийн үеийн хиймэл оюун ухааны кластеруудын оптик сүлжээнд хэрхэн ашиглаж, зурвасын өргөн, өргөтгөх боломжтой байдал, эрчим хүчний үр ашгийг дээшлүүлэхийг судлах болно.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 3-р сарын 31