Кремниевый фотонныйтехнология передачи данных
В нескольких категорияхфотонные устройстваКремниевые фотонные компоненты не уступают лучшим в своем классе устройствам, о которых речь пойдет ниже. Возможно, то, что мы считаем наиболее преобразующей работой воптическая связь— это создание интегрированных платформ, объединяющих модуляторы, детекторы, волноводы и другие компоненты на одном чипе, которые взаимодействуют друг с другом. В некоторых случаях в эти платформы также включены транзисторы, что позволяет интегрировать усилитель, сериализацию и обратную связь на одном чипе. Из-за стоимости разработки таких процессов эти усилия в первую очередь направлены на приложения для одноранговой передачи данных. А из-за стоимости разработки процесса производства транзисторов в этой области возникает консенсус, что с точки зрения производительности и стоимости в обозримом будущем имеет смысл интегрировать электронные устройства, используя технологию соединения на пластине или чипе. уровень.
Очевидна ценность возможности создавать чипы, способные выполнять вычисления с использованием электронных устройств и осуществлять оптическую связь. Большинство первых применений кремниевой фотоники было связано с передачей цифровых данных. Это обусловлено фундаментальными физическими различиями между электронами (фермионами) и фотонами (бозонами). Электроны отлично подходят для вычислений, потому что они оба не могут находиться в одном и том же месте одновременно. Это означает, что они сильно взаимодействуют друг с другом. Следовательно, можно использовать электроны для создания крупномасштабных нелинейных переключающих устройств – транзисторов.
Фотоны обладают разными свойствами: в одном и том же месте одновременно может находиться множество фотонов, и при особых обстоятельствах они не мешают друг другу. Вот почему можно передавать триллионы бит данных в секунду по одному волокну: это не достигается путем создания потока данных с полосой пропускания в один терабит.
Во многих частях мира оптоволокно до дома является доминирующей парадигмой доступа, хотя это не подтвердилось в Соединенных Штатах, где оно конкурирует с DSL и другими технологиями. Учитывая постоянный спрос на полосу пропускания, также неуклонно растет необходимость обеспечения все более эффективной передачи данных через оптоволокно. 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 значительный объем работы на крупномасштабных приложениях ближнего радиуса действия, ориентированных на центры обработки данных и высокопроизводительные вычисления. Будущие приложения будут включать в себя межплатное соединение, соединение на коротком расстоянии в масштабе USB и, возможно, в конечном итоге даже межъядерную связь ЦП, хотя то, что произойдет с приложениями «ядро-ядро» на кристалле, пока остается довольно спекулятивным. Хотя кремниевая фотоника еще не достигла масштабов КМОП-индустрии, она начала становиться важной отраслью.
Время публикации: 09 июля 2024 г.