ปฏิวัติเครื่องตรวจจับแสงซิลิคอน（เครื่องตรวจจับภาพ Si）
เครื่องตรวจจับภาพซิลิคอนทั้งหมดที่ปฏิวัติวงการ（เครื่องตรวจจับภาพ Si） ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าแบบดั้งเดิม
ด้วยความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของแบบจำลองปัญญาประดิษฐ์และเครือข่ายประสาทเทียมเชิงลึก คลัสเตอร์คอมพิวเตอร์จึงต้องการการสื่อสารเครือข่ายระหว่างโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ และโหนดประมวลผลที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตาม เครือข่ายแบบออนชิปและอินเตอร์ชิปแบบดั้งเดิมที่ใช้การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าไม่สามารถตอบสนองความต้องการแบนด์วิดท์ ความหน่วง และการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นได้ เพื่อแก้ไขปัญหาคอขวดนี้ เทคโนโลยีการเชื่อมต่อแบบออปติคัลซึ่งมีระยะการส่งข้อมูลที่ไกล ความเร็วสูง และข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง จึงค่อยๆ กลายเป็นความหวังในการพัฒนาในอนาคต หนึ่งในนั้นคือเทคโนโลยีซิลิคอนโฟโตนิกส์ที่ใช้กระบวนการ CMOS แสดงให้เห็นถึงศักยภาพอันยิ่งใหญ่ เนื่องจากการผสานรวมที่สูง ต้นทุนต่ำ และความแม่นยำในการประมวลผล อย่างไรก็ตาม การสร้างเครื่องตรวจจับแสงประสิทธิภาพสูงยังคงเผชิญกับความท้าทายมากมาย โดยทั่วไป เครื่องตรวจจับแสงจำเป็นต้องผสานรวมวัสดุที่มีแบนด์แก๊ปแคบ เช่น เจอร์เมเนียม (Ge) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจจับ แต่สิ่งนี้ยังนำไปสู่กระบวนการผลิตที่ซับซ้อนมากขึ้น ต้นทุนที่สูงขึ้น และผลผลิตที่ไม่แน่นอน เครื่องตรวจจับโฟโตซิลิกอนทั้งหมดที่พัฒนาโดยทีมวิจัยบรรลุความเร็วในการส่งข้อมูล 160 Gb/s ต่อช่องสัญญาณโดยไม่ต้องใช้เจอร์เมเนียม โดยมีแบนด์วิดท์ในการส่งข้อมูลรวม 1.28 Tb/s ผ่านการออกแบบเรโซเนเตอร์ไมโครริงคู่ที่สร้างสรรค์ใหม่
เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมวิจัยร่วมในสหรัฐฯ ได้เผยแพร่ผลการศึกษาเชิงนวัตกรรม โดยประกาศว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการพัฒนาโฟโตไดโอดหิมะถล่มแบบซิลิคอนทั้งหมด (เครื่องตรวจจับภาพ APD) ชิป ชิปนี้มีฟังก์ชันอินเทอร์เฟซโฟโตอิเล็กทริกความเร็วสูงพิเศษและต้นทุนต่ำ ซึ่งคาดว่าจะสามารถถ่ายโอนข้อมูลได้มากกว่า 3.2 Tb ต่อวินาทีในเครือข่ายออปติคัลในอนาคต
ความก้าวหน้าทางเทคนิค: การออกแบบเรโซเนเตอร์ไมโครริงคู่
เครื่องตรวจจับแสงแบบดั้งเดิมมักมีความขัดแย้งที่ไม่อาจยอมรับได้ระหว่างแบนด์วิดท์และการตอบสนอง ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการลดความขัดแย้งนี้ด้วยการใช้การออกแบบเรโซเนเตอร์ไมโครริงคู่ และระงับสัญญาณรบกวนระหว่างช่องสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเครื่องตรวจจับโฟโตซิลิกอนทั้งหมดมีอัตราตอบสนอง 0.4 แอมแปร์/วัตต์ กระแสมืดต่ำถึง 1 นาโนแอมแปร์ แบนด์วิดท์สูงถึง 40 GHz และสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าต่ำมากน้อยกว่า −50 เดซิเบล ประสิทธิภาพนี้เทียบเท่ากับเครื่องตรวจจับโฟโตเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันที่ทำจากวัสดุซิลิคอน-เจอร์เมเนียมและ III-V
มองไปสู่อนาคต: เส้นทางสู่การสร้างสรรค์นวัตกรรมในเครือข่ายออปติก
ความสำเร็จในการพัฒนาเครื่องตรวจจับแสงแบบซิลิคอนทั้งหมดนี้ ไม่เพียงแต่เหนือกว่าโซลูชันเทคโนโลยีแบบเดิมเท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดต้นทุนได้ประมาณ 40% ปูทางไปสู่การสร้างเครือข่ายออปติคัลความเร็วสูงราคาประหยัดในอนาคต เทคโนโลยีนี้เข้ากันได้ดีกับกระบวนการ CMOS ที่มีอยู่ ให้ผลผลิตและผลผลิตสูงมาก และคาดว่าจะกลายเป็นส่วนประกอบมาตรฐานในสาขาเทคโนโลยีซิลิคอนโฟโตนิกส์ในอนาคต ในอนาคต ทีมวิจัยวางแผนที่จะปรับปรุงการออกแบบอย่างต่อเนื่อง เพื่อปรับปรุงอัตราการดูดซับและประสิทธิภาพแบนด์วิดท์ของเครื่องตรวจจับแสง โดยการลดความเข้มข้นของสารโด๊ปและปรับปรุงเงื่อนไขการฝัง ขณะเดียวกัน งานวิจัยจะศึกษาว่าเทคโนโลยีซิลิคอนทั้งหมดนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับเครือข่ายออปติคัลในคลัสเตอร์ AI รุ่นต่อไปได้อย่างไร เพื่อให้ได้แบนด์วิดท์ ความสามารถในการปรับขนาด และประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้น
เวลาโพสต์: 31 มี.ค. 2568