Technologia fotonicznej transmisji danych krzemowych

Fotoniczny krzemtechnologia transmisji danych
W kilku kategoriachurządzenia fotonicznekrzemowe komponenty fotoniczne konkurują z najlepszymi w swojej klasie urządzeniami, o których mowa poniżej. Być może to, co uważamy za najbardziej przemieniające dziełołączność optycznato tworzenie zintegrowanych platform, które integrują modulatory, detektory, falowody i inne komponenty w tym samym chipie, które komunikują się ze sobą. W niektórych przypadkach platformy te zawierają również tranzystory, co pozwala na zintegrowanie wzmacniacza, serializacji i sprzężenia zwrotnego w tym samym chipie. Ze względu na koszt opracowania takich procesów, wysiłek ten jest skierowany przede wszystkim na aplikacje do komunikacji danych typu peer-to-peer. Ze względu na koszty opracowania procesu produkcji tranzystorów wyłaniający się konsensus w tej dziedzinie jest taki, że z punktu widzenia wydajności i kosztów w najbliższej przyszłości najbardziej sensowna będzie integracja urządzeń elektronicznych poprzez zastosowanie technologii łączenia płytki lub chipa poziom.

Możliwość wytwarzania chipów zdolnych do wykonywania obliczeń przy użyciu urządzeń elektronicznych i komunikacji optycznej ma oczywistą wartość. Większość wczesnych zastosowań fotoniki krzemowej dotyczyła cyfrowej transmisji danych. Jest to spowodowane fundamentalnymi różnicami fizycznymi pomiędzy elektronami (fermionami) i fotonami (bozonami). Elektrony świetnie nadają się do obliczeń, ponieważ oba nie mogą znajdować się w tym samym miejscu w tym samym czasie. Oznacza to, że silnie ze sobą oddziałują. Dlatego możliwe jest wykorzystanie elektronów do budowy wielkoskalowych nieliniowych urządzeń przełączających – tranzystorów.

Fotony mają różne właściwości: wiele fotonów może znajdować się w tym samym miejscu w tym samym czasie iw bardzo szczególnych okolicznościach nie kolidują ze sobą. Właśnie dlatego możliwe jest przesyłanie bilionów bitów danych na sekundę przez pojedyncze włókno: nie dokonuje się tego poprzez utworzenie strumienia danych o przepustowości jednego terabita.

W wielu częściach świata światłowód do domu jest dominującym paradygmatem dostępu, chociaż nie udowodniono, że jest to prawdą w Stanach Zjednoczonych, gdzie konkuruje z DSL i innymi technologiami. Przy stałym zapotrzebowaniu na przepustowość stale rośnie również potrzeba zapewnienia coraz wydajniejszej transmisji danych za pomocą światłowodów. Ogólny trend na rynku transmisji danych jest taki, że wraz ze spadkiem odległości cena każdego segmentu drastycznie spada, podczas gdy wolumen rośnie. Nic dziwnego, że wysiłki na rzecz komercjalizacji fotoniki krzemowej skupiły znaczną część pracy na zastosowaniach o dużej objętości i krótkim zasięgu, ukierunkowanych na centra danych i obliczenia o wysokiej wydajności. Przyszłe zastosowania będą obejmować łączność typu płyta-płytka, łączność krótkiego zasięgu na skalę USB, a być może nawet ostatecznie komunikację między rdzeniem procesora, chociaż to, co stanie się z aplikacjami rdzeń-rdzeń w chipie, jest nadal dość spekulatywne. Chociaż fotonika krzemowa nie osiągnęła jeszcze skali przemysłu CMOS, zaczęła stawać się znaczącym przemysłem.


Czas publikacji: 09 lipca 2024 r