क्रांतिकारीसिलिकॉन फोटोडिटेक्टर(Si फोटोडिटेक्टर)
क्रांतिकारक संपूर्ण-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरSi फोटोडिटेक्टरपारंपारिकाच्या पलीकडील कामगिरी
कृत्रिम बुद्धिमत्ता मॉडेल्स आणि डीप न्यूरल नेटवर्क्सच्या वाढत्या जटिलतेमुळे, कम्प्युटिंग क्लस्टर्स प्रोसेसर, मेमरी आणि कम्प्युट नोड्समधील नेटवर्क कम्युनिकेशनवर अधिक मागणी करत आहेत. तथापि, इलेक्ट्रिकल कनेक्शन्सवर आधारित पारंपरिक ऑन-चिप आणि इंटर-चिप नेटवर्क्स बँडविड्थ, लेटन्सी आणि वीज वापराची वाढती मागणी पूर्ण करण्यास असमर्थ ठरले आहेत. ही अडचण दूर करण्यासाठी, ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन तंत्रज्ञान, त्याच्या लांब ट्रान्समिशन अंतर, वेगवान गती आणि उच्च ऊर्जा कार्यक्षमतेच्या फायद्यांमुळे, हळूहळू भविष्यातील विकासाची आशा बनत आहे. त्यापैकी, CMOS प्रक्रियेवर आधारित सिलिकॉन फोटोनिक तंत्रज्ञान त्याच्या उच्च एकात्मता, कमी खर्च आणि प्रक्रिया अचूकतेमुळे मोठी क्षमता दर्शवते. तथापि, उच्च-कार्यक्षम फोटोडिटेक्टर्सच्या निर्मितीसमोर अजूनही अनेक आव्हाने आहेत. सामान्यतः, डिटेक्शनची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी फोटोडिटेक्टर्सना जर्मेनियम (Ge) सारख्या अरुंद बँड गॅप असलेल्या सामग्रीचे एकत्रीकरण करणे आवश्यक असते, परंतु यामुळे उत्पादन प्रक्रिया अधिक गुंतागुंतीची होते, खर्च वाढतो आणि उत्पादनात अनियमितता येते. संशोधन संघाने विकसित केलेल्या संपूर्ण-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरने, जर्मेनियमचा वापर न करता, एका नाविन्यपूर्ण ड्युअल-मायक्रोरिंग रेझोनेटर डिझाइनद्वारे प्रति चॅनेल 160 Gb/s चा डेटा ट्रान्समिशन वेग आणि 1.28 Tb/s ची एकूण ट्रान्समिशन बँडविड्थ साध्य केली.
अलीकडेच, अमेरिकेतील एका संयुक्त संशोधन पथकाने एक अभिनव अभ्यास प्रकाशित केला असून, त्यांनी संपूर्ण-सिलिकॉन अव्हॅलेंच फोटोडायोड (all-silicon avalanche photodiode) यशस्वीरित्या विकसित केल्याची घोषणा केली आहे.APD फोटोडिटेक्टर) चिप. या चिपमध्ये अत्यंत वेगवान आणि कमी किमतीचे फोटोइलेक्ट्रिक इंटरफेस फंक्शन आहे, ज्यामुळे भविष्यातील ऑप्टिकल नेटवर्क्समध्ये प्रति सेकंद ३.२ टेराबाइटपेक्षा जास्त डेटा ट्रान्सफर साध्य होण्याची अपेक्षा आहे.
तांत्रिक प्रगती: दुहेरी मायक्रोरिंग रेझोनेटर डिझाइन
पारंपारिक फोटोडिटेक्टर्समध्ये अनेकदा बँडविड्थ आणि प्रतिसादक्षमता यांच्यात न जुळणारे विरोधाभास आढळतात. संशोधन संघाने डबल-मायक्रोरिंग रेझोनेटर डिझाइनचा वापर करून हा विरोधाभास यशस्वीपणे दूर केला आणि चॅनेल्समधील क्रॉस-टॉक प्रभावीपणे दाबला. प्रायोगिक परिणाम दर्शवतात की...सर्व-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरयात 0.4 A/W चा प्रतिसाद, 1 nA इतका कमी डार्क करंट, 40 GHz ची उच्च बँडविड्थ आणि −50 dB पेक्षा कमी असलेला अत्यंत कमी इलेक्ट्रिकल क्रॉसटॉक आहे. ही कामगिरी सिलिकॉन-जर्मेनियम आणि III-V मटेरियलवर आधारित सध्याच्या व्यावसायिक फोटोडिटेक्टर्सच्या तुलनेत आहे.
भविष्याकडे पाहताना: ऑप्टिकल नेटवर्क्समधील नवोन्मेषाचा मार्ग
संपूर्ण-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरच्या यशस्वी विकासामुळे केवळ तंत्रज्ञानाच्या बाबतीत पारंपरिक उपायांना मागे टाकले नाही, तर खर्चात सुमारे ४०% बचतही साधली आहे, ज्यामुळे भविष्यात वेगवान आणि कमी खर्चाच्या ऑप्टिकल नेटवर्क्सच्या निर्मितीचा मार्ग मोकळा झाला आहे. हे तंत्रज्ञान सध्याच्या CMOS प्रक्रियांशी पूर्णपणे सुसंगत आहे, याची उत्पादनक्षमता आणि कार्यक्षमता अत्यंत उच्च आहे, आणि भविष्यात सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात एक मानक घटक बनण्याची अपेक्षा आहे. भविष्यात, डोपिंगची घनता कमी करून आणि इम्प्लांटेशनच्या परिस्थितीत सुधारणा करून फोटोडिटेक्टरचा शोषण दर आणि बँडविड्थ कार्यक्षमता आणखी सुधारण्यासाठी, संशोधन संघ डिझाइनमध्ये सुधारणा करणे सुरू ठेवण्याची योजना आखत आहे. त्याच वेळी, उच्च बँडविड्थ, स्केलेबिलिटी आणि ऊर्जा कार्यक्षमता साध्य करण्यासाठी हे संपूर्ण-सिलिकॉन तंत्रज्ञान पुढील पिढीच्या AI क्लस्टर्समधील ऑप्टिकल नेटवर्क्समध्ये कसे लागू केले जाऊ शकते, याचाही शोध घेतला जाईल.
पोस्ट करण्याची वेळ: ३१ मार्च २०२५