Kiselfotoniskdatakommunikationsteknik
I flera kategorier avfotoniska enheter, kiselfotoniska komponenter är konkurrenskraftiga med de bästa i sin klass, vilket diskuteras nedan. Kanske det vi anser vara det mest omvälvande arbetet inomoptisk kommunikationär skapandet av integrerade plattformar som integrerar modulatorer, detektorer, vågledare och andra komponenter på samma chip som kommunicerar med varandra. I vissa fall ingår även transistorer i dessa plattformar, vilket gör att förstärkare, serialisering och återkoppling kan integreras på samma chip. På grund av kostnaden för att utveckla sådana processer är denna ansträngning främst inriktad på applikationer för peer-to-peer-datakommunikation. Och på grund av kostnaden för att utveckla en transistortillverkningsprocess är den framväxande konsensusen inom området att det, ur ett prestanda- och kostnadsperspektiv, är mest meningsfullt för överskådlig framtid att integrera elektroniska enheter genom att använda bonding-teknik på wafer- eller chipnivå.
Det finns ett uppenbart värde i att kunna tillverka chip som kan beräkna med hjälp av elektroniska enheter och utföra optisk kommunikation. De flesta av de tidiga tillämpningarna av kiselfotonik var inom digital datakommunikation. Detta drivs av grundläggande fysiska skillnader mellan elektroner (fermioner) och fotoner (bosoner). Elektroner är utmärkta för beräkningar eftersom de två inte kan vara på samma plats samtidigt. Det betyder att de interagerar starkt med varandra. Därför är det möjligt att använda elektroner för att bygga storskaliga ickelinjära omkopplingsenheter – transistorer.
Fotoner har olika egenskaper: många fotoner kan vara på samma plats samtidigt, och under mycket speciella omständigheter stör de inte varandra. Det är därför det är möjligt att överföra biljoner bitar data per sekund genom en enda fiber: det görs inte genom att skapa en dataström med en enda terabitbandbredd.
I många delar av världen är fiber till hemmet det dominerande accessparadigmet, även om detta inte har bevisats vara sant i USA, där det konkurrerar med DSL och andra tekniker. Med den ständiga efterfrågan på bandbredd växer också behovet av att driva mer och mer effektiv dataöverföring via fiberoptik stadigt. Den breda trenden på datakommunikationsmarknaden är att i takt med att avståndet minskar minskar priset för varje segment dramatiskt medan volymen ökar. Inte överraskande har kommersialiseringen av kiselfotonik fokuserat en betydande mängd arbete på högvolymsapplikationer med kort räckvidd, med inriktning på datacenter och högpresterande datoranvändning. Framtida tillämpningar kommer att inkludera kort-till-kort-anslutning, USB-skalig kortdistansanslutning och kanske till och med CPU-kärna-till-kärna-kommunikation så småningom, även om vad som kommer att hända med kärna-till-kärna-applikationer på ett chip fortfarande är ganska spekulativt. Även om det ännu inte har nått CMOS-industrins skala har kiselfotonik börjat bli en betydande industri.
Publiceringstid: 9 juli 2024