Fotoniczny krzemtechnologia komunikacji danych
W kilku kategoriachurządzenia fotoniczne, krzemowe komponenty fotoniczne są konkurencyjne w stosunku do najlepszych w swojej klasie urządzeń, które są omówione poniżej. Być może to, co uważamy za najbardziej transformacyjną pracę wkomunikacja optycznato tworzenie zintegrowanych platform, które integrują modulatory, detektory, falowody i inne komponenty na tym samym chipie, które komunikują się ze sobą. W niektórych przypadkach na tych platformach znajdują się również tranzystory, co pozwala na zintegrowanie wzmacniacza, serializacji i sprzężenia zwrotnego na tym samym chipie. Ze względu na koszt opracowywania takich procesów, ten wysiłek jest skierowany przede wszystkim na aplikacje do komunikacji danych peer-to-peer. A ze względu na koszt opracowywania procesu produkcji tranzystorów, wyłaniający się konsensus w tej dziedzinie jest taki, że z perspektywy wydajności i kosztów, ma największy sens w przewidywalnej przyszłości, aby integrować urządzenia elektroniczne poprzez stosowanie technologii łączenia na poziomie płytki lub chipa.
Oczywistą wartością jest możliwość tworzenia układów scalonych, które mogą wykonywać obliczenia przy użyciu urządzeń elektronicznych i prowadzić komunikację optyczną. Większość wczesnych zastosowań fotoniki krzemowej dotyczyła cyfrowej komunikacji danych. Wynika to z podstawowych różnic fizycznych między elektronami (fermionami) i fotonami (bozonami). Elektrony są świetne do obliczeń, ponieważ nie mogą znajdować się w tym samym miejscu w tym samym czasie. Oznacza to, że silnie oddziałują ze sobą. Dlatego możliwe jest wykorzystanie elektronów do budowy nieliniowych urządzeń przełączających na dużą skalę – tranzystorów.
Fotony mają różne właściwości: wiele fotonów może znajdować się w tym samym miejscu w tym samym czasie i w bardzo szczególnych okolicznościach nie zakłócają się wzajemnie. Dlatego możliwe jest przesyłanie bilionów bitów danych na sekundę przez pojedyncze włókno: nie odbywa się to poprzez tworzenie strumienia danych o pojedynczej terabitowej przepustowości.
W wielu częściach świata dominującym paradygmatem dostępu jest światłowód do domu, chociaż nie zostało to udowodnione w Stanach Zjednoczonych, gdzie konkuruje z DSL i innymi technologiami. Wraz ze stałym zapotrzebowaniem na przepustowość, potrzeba napędzania coraz bardziej wydajnej transmisji danych przez światłowody również stale rośnie. Ogólny trend na rynku komunikacji danych jest taki, że wraz ze zmniejszaniem się odległości, cena każdego segmentu drastycznie spada, podczas gdy wolumen rośnie. Nic dziwnego, że wysiłki na rzecz komercjalizacji fotoniki krzemowej skupiły znaczną część pracy na aplikacjach o dużej objętości i krótkim zasięgu, ukierunkowanych na centra danych i wysokowydajne obliczenia. Przyszłe aplikacje będą obejmować łączność typu płytka-płytka, łączność krótkiego zasięgu na skalę USB, a być może nawet komunikację typu rdzeń-rdzeń procesora, chociaż to, co stanie się z aplikacjami typu rdzeń-rdzeń na chipie, jest nadal dość spekulatywne. Chociaż nie osiągnęła jeszcze skali przemysłu CMOS, fotonika krzemowa zaczęła stawać się znaczącą branżą.
Czas publikacji: 09-07-2024