Кремниевый фотонныйтехнология передачи данных
В нескольких категорияхфотонные устройства, кремниевые фотонные компоненты конкурентоспособны с лучшими в своем классе устройствами, которые обсуждаются ниже. Возможно, то, что мы считаем наиболее преобразующей работой воптическая связьявляется создание интегрированных платформ, которые объединяют модуляторы, детекторы, волноводы и другие компоненты на одном чипе, которые взаимодействуют друг с другом. В некоторых случаях транзисторы также включены в эти платформы, что позволяет усилителю, сериализации и обратной связи быть интегрированными на одном чипе. Из-за стоимости разработки таких процессов эти усилия в первую очередь направлены на приложения для одноранговой передачи данных. И из-за стоимости разработки процесса производства транзисторов, возникающий консенсус в этой области заключается в том, что с точки зрения производительности и стоимости в обозримом будущем наиболее разумно интегрировать электронные устройства, выполняя технологию связывания на уровне пластины или чипа.
Очевидна ценность возможности создания чипов, которые могут выполнять вычисления с использованием электронных устройств и осуществлять оптическую связь. Большинство ранних применений кремниевой фотоники были в цифровой передаче данных. Это обусловлено фундаментальными физическими различиями между электронами (фермионами) и фотонами (бозонами). Электроны отлично подходят для вычислений, потому что они не могут находиться в одном и том же месте в одно и то же время. Это означает, что они сильно взаимодействуют друг с другом. Поэтому можно использовать электроны для создания крупномасштабных нелинейных переключающих устройств – транзисторов.
Фотоны имеют разные свойства: много фотонов могут находиться в одном и том же месте в одно и то же время, и при очень особых обстоятельствах они не мешают друг другу. Вот почему возможно передавать триллионы бит данных в секунду по одному волокну: это не делается путем создания потока данных с полосой пропускания в один терабит.
Во многих частях мира оптоволокно до дома является доминирующей парадигмой доступа, хотя это не было доказано в Соединенных Штатах, где оно конкурирует с DSL и другими технологиями. С постоянным спросом на полосу пропускания потребность во все более эффективной передаче данных по оптоволокну также неуклонно растет. Общая тенденция на рынке передачи данных заключается в том, что по мере уменьшения расстояния цена каждого сегмента резко снижается, а объем увеличивается. Неудивительно, что усилия по коммерциализации кремниевой фотоники сосредоточили значительную часть работы на приложениях с большим объемом и малым радиусом действия, нацеленных на центры обработки данных и высокопроизводительные вычисления. Будущие приложения будут включать в себя соединение плата-плата, USB-масштабное малое расстояние и, возможно, даже связь между ядрами ЦП в конечном итоге, хотя то, что произойдет с приложениями ядро-ядро на чипе, все еще довольно спекулятивно. Хотя она еще не достигла масштабов отрасли КМОП, кремниевая фотоника начала становиться значимой отраслью.
Время публикации: 09 июля 2024 г.