เทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูลซิลิกอนโฟตอนิกส์

ซิลิกอนโฟโตนิกส์เทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูล
ในหลายหมวดหมู่ของอุปกรณ์โฟโตนิกส์ส่วนประกอบโฟโตนิกส์ซิลิคอนสามารถแข่งขันกับอุปกรณ์ที่ดีที่สุดในระดับเดียวกันได้ ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป บางทีสิ่งที่เรามองว่าเป็นผลงานที่เปลี่ยนแปลงมากที่สุดในการสื่อสารด้วยแสงคือการสร้างแพลตฟอร์มแบบบูรณาการที่รวมตัวปรับสัญญาณ ตัวตรวจจับ ท่อนำคลื่น และส่วนประกอบอื่นๆ ไว้ในชิปเดียวกันที่สื่อสารถึงกัน ในบางกรณี ทรานซิสเตอร์ก็รวมอยู่ในแพลตฟอร์มเหล่านี้ด้วย ซึ่งทำให้สามารถรวมแอมพลิฟายเออร์ ซีเรียลไลเซชัน และฟีดแบ็กทั้งหมดไว้ในชิปเดียวกันได้ เนื่องจากต้นทุนในการพัฒนากระบวนการดังกล่าวสูง ความพยายามนี้จึงมุ่งเน้นไปที่แอปพลิเคชันสำหรับการสื่อสารข้อมูลแบบเพียร์ทูเพียร์เป็นหลัก และเนื่องจากต้นทุนในการพัฒนากระบวนการผลิตทรานซิสเตอร์สูง ความเห็นพ้องต้องกันที่เกิดขึ้นในสาขานี้จึงเห็นว่า จากมุมมองด้านประสิทธิภาพและต้นทุนแล้ว การผสานรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยใช้เทคโนโลยีการเชื่อมต่อที่ระดับเวเฟอร์หรือชิปนั้นเหมาะสมที่สุดในอนาคตอันใกล้

ความสามารถในการสร้างชิปที่สามารถคำนวณโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และสื่อสารด้วยแสงนั้นมีคุณค่าอย่างเห็นได้ชัด การประยุกต์ใช้โฟโตนิกส์ซิลิคอนในยุคแรกส่วนใหญ่อยู่ในการสื่อสารข้อมูลดิจิทัล ซึ่งขับเคลื่อนด้วยความแตกต่างทางกายภาพพื้นฐานระหว่างอิเล็กตรอน (เฟอร์มิออน) และโฟตอน (โบซอน) อิเล็กตรอนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการคำนวณเนื่องจากอิเล็กตรอนทั้งสองไม่สามารถอยู่ในตำแหน่งเดียวกันในเวลาเดียวกันได้ ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างมาก ดังนั้น จึงเป็นไปได้ที่จะใช้อิเล็กตรอนเพื่อสร้างอุปกรณ์สวิตชิ่งแบบไม่เชิงเส้นขนาดใหญ่ นั่นคือ ทรานซิสเตอร์

โฟตอนมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน โฟตอนจำนวนมากสามารถอยู่ในสถานที่เดียวกันในเวลาเดียวกันได้ และภายใต้สถานการณ์พิเศษมาก พวกมันจะไม่รบกวนกัน นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงสามารถส่งข้อมูลได้หลายล้านล้านบิตต่อวินาทีผ่านใยแก้วนำแสงเส้นเดียว ซึ่งไม่ได้ทำโดยการสร้างสตรีมข้อมูลที่มีแบนด์วิดท์เทราบิตเพียงเส้นเดียว

ในหลายพื้นที่ของโลก ไฟเบอร์ออปติกถึงบ้านเป็นแนวคิดการเข้าถึงที่โดดเด่น แม้ว่าในสหรัฐอเมริกาจะยังไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นเช่นนั้นจริง เนื่องจากเป็นคู่แข่งกับ DSL และเทคโนโลยีอื่นๆ ด้วยความต้องการแบนด์วิดท์ที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความต้องการในการขับเคลื่อนการส่งข้อมูลผ่านไฟเบอร์ออปติกให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แนวโน้มโดยรวมในตลาดการสื่อสารข้อมูลคือ เมื่อระยะทางลดลง ราคาของแต่ละเซกเมนต์จะลดลงอย่างมาก ในขณะที่ปริมาณข้อมูลเพิ่มขึ้น ไม่น่าแปลกใจที่ความพยายามในการนำซิลิคอนโฟโตนิกส์ออกสู่เชิงพาณิชย์ได้มุ่งเน้นการพัฒนาแอปพลิเคชันที่มีปริมาณมากและระยะสั้น โดยมุ่งเป้าไปที่ศูนย์ข้อมูลและการประมวลผลประสิทธิภาพสูง แอปพลิเคชันในอนาคตจะประกอบด้วยการเชื่อมต่อแบบบอร์ดต่อบอร์ด การเชื่อมต่อระยะสั้นระดับ USB และอาจรวมถึงการสื่อสารแบบคอร์ต่อคอร์ของ CPU ในที่สุด แม้ว่าสิ่งที่จะเกิดขึ้นกับแอปพลิเคชันแบบคอร์ต่อคอร์บนชิปยังคงเป็นเรื่องที่ค่อนข้างคาดเดา แม้ว่าจะยังไม่ถึงระดับอุตสาหกรรม CMOS แต่ซิลิคอนโฟโตนิกส์ก็เริ่มกลายเป็นอุตสาหกรรมที่สำคัญ