Fotonica del siliciotecnologia di comunicazione dei dati
In diverse categorie didispositivi fotonici, i componenti fotonici in silicio sono competitivi con i migliori dispositivi della categoria, discussi di seguito. Forse quello che consideriamo il lavoro più trasformativocomunicazioni otticheè la creazione di piattaforme integrate che integrano modulatori, rilevatori, guide d'onda e altri componenti sullo stesso chip che comunicano tra loro. In alcuni casi, in queste piattaforme sono inclusi anche i transistor, consentendo di integrare l'amplificatore, la serializzazione e il feedback sullo stesso chip. A causa dei costi legati allo sviluppo di tali processi, questo sforzo è rivolto principalmente alle applicazioni per la comunicazione dati peer-to-peer. E a causa del costo di sviluppo di un processo di produzione di transistor, il consenso emergente nel settore è che, dal punto di vista delle prestazioni e dei costi, ha più senso per il prossimo futuro integrare i dispositivi elettronici applicando la tecnologia di bonding al wafer o al chip. livello.
È ovvio che sia possibile realizzare chip in grado di eseguire calcoli utilizzando dispositivi elettronici e di effettuare comunicazioni ottiche. La maggior parte delle prime applicazioni della fotonica del silicio riguardavano le comunicazioni di dati digitali. Ciò è guidato dalle differenze fisiche fondamentali tra elettroni (fermioni) e fotoni (bosoni). Gli elettroni sono ottimi per l'informatica perché non possono trovarsi nello stesso posto contemporaneamente. Ciò significa che interagiscono fortemente tra loro. Pertanto, è possibile utilizzare gli elettroni per costruire dispositivi di commutazione non lineari su larga scala: i transistor.
I fotoni hanno proprietà diverse: molti fotoni possono trovarsi nello stesso posto contemporaneamente e in circostanze molto particolari non interferiscono tra loro. Ecco perché è possibile trasmettere trilioni di bit di dati al secondo attraverso una singola fibra: non è possibile creare un flusso di dati con una larghezza di banda di un solo terabit.
In molte parti del mondo, la fibra ottica domestica è il paradigma di accesso dominante, sebbene ciò non sia stato dimostrato vero negli Stati Uniti, dove compete con DSL e altre tecnologie. Con la costante richiesta di larghezza di banda, cresce costantemente anche la necessità di rendere sempre più efficiente la trasmissione dei dati attraverso la fibra ottica. La tendenza generale nel mercato della comunicazione dati è che al diminuire della distanza, il prezzo di ciascun segmento diminuisce drasticamente mentre il volume aumenta. Non sorprende che gli sforzi di commercializzazione della fotonica del silicio abbiano concentrato una notevole quantità di lavoro su applicazioni ad alto volume e a corto raggio, mirate ai data center e all’elaborazione ad alte prestazioni. Le applicazioni future includeranno connettività scheda-scheda, connettività a corto raggio su scala USB e forse anche la comunicazione core-to-core della CPU, anche se ciò che accadrà con le applicazioni core-to-core su un chip è ancora abbastanza speculativo. Sebbene non abbia ancora raggiunto le dimensioni del settore CMOS, la fotonica del silicio ha iniziato a diventare un settore significativo.
Orario di pubblicazione: 09-lug-2024