Krzem fotonicznytechnologia komunikacji danych
W kilku kategoriachurządzenia fotoniczne, krzemowe komponenty fotoniczne konkurują z najlepszymi w swojej klasie urządzeniami, które omówiono poniżej. Być może to, co uważamy za najbardziej przełomowe dzieło w…komunikacja optycznato tworzenie zintegrowanych platform, które integrują modulatory, detektory, falowody i inne komponenty na tym samym chipie, komunikując się ze sobą. W niektórych przypadkach platformy te obejmują również tranzystory, co pozwala na integrację wzmacniacza, serializacji i sprzężenia zwrotnego na tym samym chipie. Ze względu na koszt opracowywania takich procesów, wysiłki te koncentrują się przede wszystkim na aplikacjach do komunikacji danych peer-to-peer. Ze względu na koszt opracowania procesu produkcji tranzystorów, w branży pojawia się konsensus, że z perspektywy wydajności i kosztów, w dającej się przewidzieć przyszłości najbardziej sensowne jest integrowanie urządzeń elektronicznych poprzez technologię łączenia na poziomie płytki lub chipa.
Istnieje oczywista wartość w możliwości tworzenia układów scalonych, które mogą wykonywać obliczenia za pomocą urządzeń elektronicznych i realizować komunikację optyczną. Większość wczesnych zastosowań fotoniki krzemowej dotyczyła cyfrowej transmisji danych. Wynika to z fundamentalnych różnic fizycznych między elektronami (fermionami) a fotonami (bozonami). Elektrony doskonale nadają się do obliczeń, ponieważ nie mogą znajdować się w tym samym miejscu i czasie. Oznacza to, że silnie na siebie 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 i czasie, a w bardzo szczególnych okolicznościach nie interferują ze sobą. Dlatego możliwe jest przesyłanie bilionów bitów danych na sekundę przez jedno włókno: nie jest to możliwe poprzez utworzenie strumienia danych o przepustowości jednego terabita.
W wielu częściach świata dominującym paradygmatem dostępu jest światłowód do domu (ang. fiber to the home), choć nie zostało to udowodnione w Stanach Zjednoczonych, gdzie konkuruje on z DSL i innymi technologiami. Wraz ze stałym zapotrzebowaniem na przepustowość, stale rośnie również potrzeba zapewnienia coraz wydajniejszej transmisji danych za pośrednictwem światłowodów. Ogólnym trendem na rynku komunikacji danych jest to, że wraz ze zmniejszaniem się odległości, cena każdego segmentu drastycznie spada, a wolumen rośnie. Nic dziwnego, że wysiłki na rzecz komercjalizacji fotoniki krzemowej koncentrują znaczną część prac na aplikacjach o dużej objętości i krótkim zasięgu, ukierunkowanych na centra danych i wysokowydajne systemy obliczeniowe. Przyszłe zastosowania będą obejmować łączność typu płytka-płytka, łączność krótkiego zasięgu w skali USB, a być może nawet komunikację typu rdzeń-rdzeń procesora, choć to, co stanie się z aplikacjami typu rdzeń-rdzeń na chipie, jest wciąż dość spekulatywne. Chociaż fotonika krzemowa nie osiągnęła jeszcze skali przemysłu CMOS, zaczęła stawać się znaczącą branżą.
Czas publikacji: 09.07.2024