เทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูลซิลิกอนโฟตอนิก

ซิลิกอนโฟโตนิกส์เทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูล
ในหมวดหมู่หลายประเภทอุปกรณ์โฟโตนิกส์ส่วนประกอบโฟโตนิกซิลิกอนสามารถแข่งขันกับอุปกรณ์ที่ดีที่สุดในระดับเดียวกัน ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง บางทีสิ่งที่เราคิดว่าเป็นงานที่สร้างการเปลี่ยนแปลงมากที่สุดในการสื่อสารด้วยแสงคือการสร้างแพลตฟอร์มแบบบูรณาการที่รวมโมดูเลเตอร์ เครื่องตรวจจับ ท่อนำคลื่น และส่วนประกอบอื่นๆ ไว้ในชิปเดียวกันที่สื่อสารถึงกันได้ ในบางกรณี ทรานซิสเตอร์ยังรวมอยู่ในแพลตฟอร์มเหล่านี้ด้วย ซึ่งทำให้สามารถรวมแอมพลิฟายเออร์ ซีเรียลไลเซชัน และฟีดแบ็กทั้งหมดไว้ในชิปเดียวกันได้ เนื่องจากต้นทุนในการพัฒนากระบวนการดังกล่าว ความพยายามนี้จึงมุ่งเป้าไปที่แอปพลิเคชันสำหรับการสื่อสารข้อมูลแบบเพียร์ทูเพียร์เป็นหลัก และเนื่องจากต้นทุนในการพัฒนากระบวนการผลิตทรานซิสเตอร์ ความเห็นพ้องต้องกันที่เกิดขึ้นใหม่ในสาขานี้คือ จากมุมมองด้านประสิทธิภาพและต้นทุน การรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยใช้เทคโนโลยีการเชื่อมต่อที่ระดับเวเฟอร์หรือชิปจะสมเหตุสมผลที่สุดในอนาคตอันใกล้

การสร้างชิปที่สามารถคำนวณโดยใช้เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์และสื่อสารด้วยแสงได้นั้นมีประโยชน์อย่างเห็นได้ชัด การใช้งานโฟโตนิกส์ซิลิคอนในช่วงแรกๆ ส่วนใหญ่อยู่ในระบบสื่อสารข้อมูลดิจิทัล ซึ่งเกิดจากความแตกต่างทางกายภาพพื้นฐานระหว่างอิเล็กตรอน (เฟอร์มิออน) และโฟตอน (โบซอน) อิเล็กตรอนมีประโยชน์อย่างมากในการคำนวณเนื่องจากอิเล็กตรอนทั้งสองชนิดไม่สามารถอยู่ในตำแหน่งเดียวกันในเวลาเดียวกันได้ ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนจะโต้ตอบกันอย่างรุนแรง ดังนั้น จึงเป็นไปได้ที่จะใช้อิเล็กตรอนเพื่อสร้างอุปกรณ์สวิตชิ่งแบบไม่เชิงเส้นขนาดใหญ่ได้ นั่นคือ ทรานซิสเตอร์

โฟตอนมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน โฟตอนจำนวนมากสามารถอยู่ในสถานที่เดียวกันในเวลาเดียวกันได้ และภายใต้สถานการณ์พิเศษมาก โฟตอนเหล่านี้จะไม่รบกวนกันเอง นั่นคือเหตุผลว่าทำไมจึงสามารถส่งข้อมูลได้หลายล้านล้านบิตต่อวินาทีผ่านไฟเบอร์เพียงเส้นเดียว ซึ่งไม่สามารถทำได้โดยการสร้างสตรีมข้อมูลที่มีแบนด์วิดท์เทราบิตเพียงเส้นเดียว

ในหลายส่วนของโลก ไฟเบอร์ถึงบ้านเป็นรูปแบบการเข้าถึงที่โดดเด่น แม้ว่าจะไม่ได้มีการพิสูจน์ว่าเป็นจริงในสหรัฐอเมริกา ซึ่งการแข่งขันกับ DSL และเทคโนโลยีอื่นๆ เกิดขึ้น ด้วยความต้องการแบนด์วิดท์ที่ต่อเนื่อง ความต้องการในการขับเคลื่อนการส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อยๆ ผ่านไฟเบอร์ออปติกก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเช่นกัน แนวโน้มกว้างๆ ในตลาดการสื่อสารข้อมูลคือ เมื่อระยะทางลดลง ราคาของแต่ละเซกเมนต์จะลดลงอย่างมากในขณะที่ปริมาณเพิ่มขึ้น ไม่น่าแปลกใจที่ความพยายามในการนำโฟโตนิกส์ซิลิคอนเข้าสู่เชิงพาณิชย์ได้มุ่งเน้นงานจำนวนมากในแอปพลิเคชันปริมาณมากและระยะสั้น โดยกำหนดเป้าหมายไปที่ศูนย์ข้อมูลและการคำนวณประสิทธิภาพสูง แอปพลิเคชันในอนาคตจะรวมถึงการเชื่อมต่อระยะสั้นแบบบอร์ดต่อบอร์ด USB และอาจรวมถึงการสื่อสารแบบคอร์ต่อคอร์ของ CPU ในที่สุด แม้ว่าสิ่งที่จะเกิดขึ้นกับแอปพลิเคชันแบบคอร์ต่อคอร์บนชิปยังคงเป็นเพียงการคาดเดา แม้ว่าจะยังไม่ถึงระดับอุตสาหกรรม CMOS แต่โฟโตนิกส์ซิลิคอนก็เริ่มกลายเป็นอุตสาหกรรมที่สำคัญแล้ว