Revolucionariofotodetector de silicio(Fotodetector de silicio)
Fotodetector revolucionario totalmente de silicio（Fotodetector de silicio), un rendimiento más allá de lo tradicional
Con la creciente complejidad de los modelos de inteligencia artificial y las redes neuronales profundas, los clústeres de computación imponen mayores exigencias a la comunicación de red entre procesadores, memoria y nodos de cómputo. Sin embargo, las redes tradicionales en chip e interchip basadas en conexiones eléctricas no han podido satisfacer la creciente demanda de ancho de banda, latencia y consumo energético. Para resolver este cuello de botella, la tecnología de interconexión óptica, con sus ventajas en larga distancia de transmisión, alta velocidad y alta eficiencia energética, se ha convertido gradualmente en la esperanza del desarrollo futuro. Entre ellas, la tecnología fotónica de silicio basada en el proceso CMOS muestra un gran potencial debido a su alta integración, bajo coste y precisión de procesamiento. Sin embargo, la creación de fotodetectores de alto rendimiento aún enfrenta muchos desafíos. Típicamente, los fotodetectores necesitan integrar materiales con un ancho de banda estrecho, como el germanio (Ge), para mejorar el rendimiento de detección, pero esto también conlleva procesos de fabricación más complejos, mayores costes y rendimientos erráticos. El fotodetector totalmente de silicio desarrollado por el equipo de investigación logró una velocidad de transmisión de datos de 160 Gb/s por canal sin el uso de germanio, con un ancho de banda de transmisión total de 1,28 Tb/s, a través de un innovador diseño de resonador de doble microring.
Recientemente, un equipo de investigación conjunto de Estados Unidos ha publicado un estudio innovador, anunciando que han desarrollado con éxito un fotodiodo de avalancha totalmente de silicio (Fotodetector APDEste chip cuenta con una interfaz fotoeléctrica de ultraalta velocidad y bajo costo, con la que se espera alcanzar velocidades de transferencia de datos superiores a 3,2 TB por segundo en futuras redes ópticas.
Avance técnico: diseño de resonador de doble microring
Los fotodetectores tradicionales suelen presentar contradicciones irreconciliables entre el ancho de banda y la capacidad de respuesta. El equipo de investigación logró mitigar esta contradicción mediante el uso de un diseño de resonador de doble microanillo y suprimió eficazmente la diafonía entre canales. Los resultados experimentales muestran que...fotodetector totalmente de silicioTiene una respuesta de 0,4 A/W, una corriente de oscuridad de tan solo 1 nA, un ancho de banda de 40 GHz y una diafonía eléctrica extremadamente baja, inferior a −50 dB. Este rendimiento es comparable al de los fotodetectores comerciales actuales basados en silicio-germanio y materiales III-V.
Mirando hacia el futuro: El camino hacia la innovación en redes ópticas
El exitoso desarrollo del fotodetector de silicio no solo superó las soluciones tecnológicas tradicionales, sino que también logró un ahorro de aproximadamente el 40% en costos, allanando el camino para la realización de redes ópticas de alta velocidad y bajo costo en el futuro. La tecnología es totalmente compatible con los procesos CMOS existentes, tiene un rendimiento y una productividad extremadamente altos, y se espera que se convierta en un componente estándar en el campo de la tecnología fotónica de silicio en el futuro. En el futuro, el equipo de investigación planea continuar optimizando el diseño para mejorar aún más la tasa de absorción y el rendimiento del ancho de banda del fotodetector mediante la reducción de las concentraciones de dopaje y la mejora de las condiciones de implantación. Al mismo tiempo, la investigación también explorará cómo esta tecnología de silicio se puede aplicar a las redes ópticas en clústeres de IA de próxima generación para lograr un mayor ancho de banda, escalabilidad y eficiencia energética.
Hora de publicación: 31 de marzo de 2025