क्रांतिकारीसिलिकॉन फोटोडिटेक्टर(सी फोटोडिटेक्टर)
क्रांतिकारी ऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर（सी फोटोडिटेक्टर), पारंपारिक पलीकडे कामगिरी
कृत्रिम बुद्धिमत्ता मॉडेल्स आणि डीप न्यूरल नेटवर्क्सच्या वाढत्या जटिलतेसह, संगणकीय क्लस्टर्स प्रोसेसर, मेमरी आणि संगणकीय नोड्समधील नेटवर्क संप्रेषणावर जास्त मागणी करतात. तथापि, इलेक्ट्रिकल कनेक्शनवर आधारित पारंपारिक ऑन-चिप आणि इंटर-चिप नेटवर्क बँडविड्थ, लेटन्सी आणि वीज वापराची वाढती मागणी पूर्ण करू शकले नाहीत. या अडथळ्याचे निराकरण करण्यासाठी, ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन तंत्रज्ञान त्याच्या लांब ट्रान्समिशन अंतर, जलद गती, उच्च ऊर्जा कार्यक्षमता फायद्यांसह, हळूहळू भविष्यातील विकासाची आशा बनते. त्यापैकी, CMOS प्रक्रियेवर आधारित सिलिकॉन फोटोनिक तंत्रज्ञान त्याच्या उच्च एकात्मता, कमी खर्च आणि प्रक्रिया अचूकतेमुळे मोठी क्षमता दर्शवते. तथापि, उच्च-कार्यक्षमता फोटोडिटेक्टरच्या प्राप्तीला अजूनही अनेक आव्हानांचा सामना करावा लागतो. सामान्यतः, फोटोडिटेक्टरना शोध कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी जर्मेनियम (Ge) सारख्या अरुंद बँड गॅपसह सामग्री एकत्रित करणे आवश्यक असते, परंतु यामुळे अधिक जटिल उत्पादन प्रक्रिया, उच्च खर्च आणि अनियमित उत्पन्न देखील होते. संशोधन पथकाने विकसित केलेल्या ऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरने जर्मेनियमचा वापर न करता प्रति चॅनेल १६० Gb/s डेटा ट्रान्समिशन गती प्राप्त केली, एकूण ट्रान्समिशन बँडविड्थ १.२८ Tb/s आहे, एका नाविन्यपूर्ण ड्युअल-मायक्रोरिंग रेझोनेटर डिझाइनद्वारे.
अलीकडेच, युनायटेड स्टेट्समधील एका संयुक्त संशोधन पथकाने एक नाविन्यपूर्ण अभ्यास प्रकाशित केला आहे, ज्यामध्ये त्यांनी ऑल-सिलिकॉन अ‍ॅव्हलॅंच फोटोडायोड यशस्वीरित्या विकसित केल्याची घोषणा केली आहे (एपीडी फोटोडिटेक्टर) चिप. या चिपमध्ये अल्ट्रा-हाय स्पीड आणि कमी किमतीचे फोटोइलेक्ट्रिक इंटरफेस फंक्शन आहे, जे भविष्यातील ऑप्टिकल नेटवर्कमध्ये प्रति सेकंद 3.2 टेराबाइटपेक्षा जास्त डेटा ट्रान्सफर साध्य करेल अशी अपेक्षा आहे.
तांत्रिक प्रगती: डबल मायक्रोरिंग रेझोनेटर डिझाइन
पारंपारिक फोटोडिटेक्टरमध्ये बँडविड्थ आणि प्रतिसादशीलता यांच्यात अनेकदा असंगत विरोधाभास असतात. संशोधन पथकाने डबल-मायक्रोरिंग रेझोनेटर डिझाइन वापरून आणि चॅनेलमधील क्रॉस-टॉक प्रभावीपणे दाबून हा विरोधाभास यशस्वीरित्या कमी केला. प्रायोगिक निकाल दर्शवितात कीऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरयाचा प्रतिसाद ०.४ A/W, कमीत कमी १ nA इतका गडद प्रवाह, उच्च बँडविड्थ ४० GHz आणि अत्यंत कमी विद्युत क्रॉसटॉक -५० dB पेक्षा कमी आहे. ही कामगिरी सिलिकॉन-जर्मेनियम आणि III-V मटेरियलवर आधारित सध्याच्या व्यावसायिक फोटोडिटेक्टरशी तुलना करता येते.
भविष्याकडे पाहणे: ऑप्टिकल नेटवर्क्समधील नवोपक्रमाचा मार्ग
ऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरच्या यशस्वी विकासामुळे तंत्रज्ञानातील पारंपारिक उपायांनाच मागे टाकता आले नाही तर भविष्यात उच्च-गती, कमी किमतीच्या ऑप्टिकल नेटवर्क्सच्या प्राप्तीसाठी मार्ग मोकळा झाला, ज्यामुळे सुमारे 40% खर्चात बचत झाली. हे तंत्रज्ञान विद्यमान CMOS प्रक्रियांशी पूर्णपणे सुसंगत आहे, अत्यंत उच्च उत्पन्न आणि उत्पन्न देते आणि भविष्यात सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात एक मानक घटक बनण्याची अपेक्षा आहे. भविष्यात, संशोधन पथक डोपिंग सांद्रता कमी करून आणि इम्प्लांटेशन परिस्थिती सुधारून फोटोडिटेक्टरचा शोषण दर आणि बँडविड्थ कामगिरी आणखी सुधारण्यासाठी डिझाइन ऑप्टिमाइझ करणे सुरू ठेवण्याची योजना आखत आहे. त्याच वेळी, उच्च बँडविड्थ, स्केलेबिलिटी आणि ऊर्जा कार्यक्षमता प्राप्त करण्यासाठी पुढील पिढीच्या AI क्लस्टर्समधील ऑप्टिकल नेटवर्क्सवर हे ऑल-सिलिकॉन तंत्रज्ञान कसे लागू केले जाऊ शकते हे देखील संशोधनात शोधले जाईल.
पोस्ट वेळ: मार्च-३१-२०२५