เทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูลโฟตอนิกส์ซิลิคอน

ซิลิคอนโฟโตนิกส์เทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูล
ในหลายหมวดหมู่อุปกรณ์โฟตอนิกส์ส่วนประกอบโฟตอนิกส์ซิลิคอนนั้นสามารถแข่งขันได้กับอุปกรณ์ที่ดีที่สุดในระดับเดียวกัน ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไปนี้ บางทีสิ่งที่เราคิดว่าเป็นงานที่พลิกโฉมวงการมากที่สุดก็คือ...การสื่อสารด้วยแสงคือการสร้างแพลตฟอร์มแบบบูรณาการที่รวมตัวปรับสัญญาณ ตัวตรวจจับ ตัวนำคลื่น และส่วนประกอบอื่นๆ ไว้บนชิปเดียวกันเพื่อให้สามารถสื่อสารกันได้ ในบางกรณี ทรานซิสเตอร์ก็ถูกรวมอยู่ในแพลตฟอร์มเหล่านี้ด้วย ทำให้สามารถรวมตัวขยายสัญญาณ การจัดลำดับ และการป้อนกลับไว้บนชิปเดียวกันได้ เนื่องจากต้นทุนในการพัฒนาขั้นตอนดังกล่าวสูง ความพยายามนี้จึงมุ่งเน้นไปที่การใช้งานด้านการสื่อสารข้อมูลแบบ peer-to-peer เป็นหลัก และเนื่องจากต้นทุนในการพัฒนากระบวนการผลิตทรานซิสเตอร์ ความเห็นพ้องที่เกิดขึ้นใหม่ในวงการคือ จากมุมมองด้านประสิทธิภาพและต้นทุน การรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยใช้เทคโนโลยีการเชื่อมต่อที่ระดับเวเฟอร์หรือชิปนั้นเหมาะสมที่สุดในอนาคตอันใกล้

การสร้างชิปที่สามารถประมวลผลโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และสื่อสารด้วยแสงนั้นมีคุณค่าอย่างเห็นได้ชัด การประยุกต์ใช้ซิลิคอนโฟโตนิกส์ในยุคแรกส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารข้อมูลดิจิทัล ซึ่งเป็นผลมาจากความแตกต่างทางกายภาพพื้นฐานระหว่างอิเล็กตรอน (เฟอร์มิออน) และโฟตอน (โบซอน) อิเล็กตรอนนั้นเหมาะสำหรับการคำนวณเพราะทั้งสองอย่างไม่สามารถอยู่ร่วมกันในที่เดียวกันได้ในเวลาเดียวกัน นั่นหมายความว่าพวกมันจะเกิดปฏิสัมพันธ์กันอย่างรุนแรง ดังนั้นจึงสามารถใช้อิเล็กตรอนในการสร้างอุปกรณ์สวิตช์แบบไม่เชิงเส้นขนาดใหญ่ เช่น ทรานซิสเตอร์ได้

โฟตอนมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน: โฟตอนจำนวนมากสามารถอยู่ในที่เดียวกันได้ในเวลาเดียวกัน และภายใต้สถานการณ์พิเศษอย่างยิ่ง โฟตอนจะไม่รบกวนซึ่งกันและกัน นั่นเป็นเหตุผลที่ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้หลายล้านล้านบิตต่อวินาทีผ่านใยแก้วนำแสงเพียงเส้นเดียว: ไม่ได้ทำได้โดยการสร้างกระแสข้อมูลที่มีแบนด์วิดท์ระดับเทราบิต

ในหลายส่วนของโลก การเชื่อมต่อไฟเบอร์ถึงบ้าน (Fiber to the Home) เป็นรูปแบบการเข้าถึงที่แพร่หลายที่สุด แม้ว่าในสหรัฐอเมริกาจะยังไม่เป็นเช่นนั้นก็ตาม เนื่องจากมีการแข่งขันกับ DSL และเทคโนโลยีอื่นๆ ด้วยความต้องการแบนด์วิดท์ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความจำเป็นในการส่งข้อมูลผ่านใยแก้วนำแสงที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเช่นกัน แนวโน้มโดยรวมในตลาดการสื่อสารข้อมูลคือ เมื่อระยะทางลดลง ราคาของแต่ละส่วนจะลดลงอย่างมาก ในขณะที่ปริมาณเพิ่มขึ้น จึงไม่น่าแปลกใจที่ความพยายามในการพัฒนาเทคโนโลยีซิลิคอนโฟโตนิกส์เชิงพาณิชย์ได้มุ่งเน้นไปที่แอปพลิเคชันระยะสั้นที่มีปริมาณมาก โดยมีเป้าหมายที่ศูนย์ข้อมูลและการประมวลผลประสิทธิภาพสูง แอปพลิเคชันในอนาคตจะรวมถึงการเชื่อมต่อระยะสั้นแบบบอร์ดต่อบอร์ด การเชื่อมต่อระดับ USB และอาจรวมถึงการสื่อสารระหว่างคอร์ของ CPU ในที่สุด แม้ว่าสิ่งที่เกิดขึ้นกับแอปพลิเคชันระหว่างคอร์บนชิปยังคงเป็นเรื่องที่คาดเดาได้อยู่ แม้ว่าจะยังไม่ถึงระดับอุตสาหกรรม CMOS แต่ซิลิคอนโฟโตนิกส์ก็เริ่มกลายเป็นอุตสาหกรรมที่สำคัญแล้ว