Fotonica al siliciotecnologia della comunicazione dei dati
In diverse categorie didispositivi fotonici, i componenti fotonici al silicio sono competitivi con i dispositivi migliori della categoria, che vengono discussi di seguito. Forse quello che consideriamo il lavoro più trasformativo incomunicazioni otticheconsiste nella creazione di piattaforme integrate che integrano modulatori, rivelatori, guide d'onda e altri componenti sullo stesso chip, in grado di comunicare tra loro. In alcuni casi, queste piattaforme includono anche i transistor, consentendo l'integrazione di amplificatore, serializzazione e feedback sullo stesso chip. A causa del costo di sviluppo di tali processi, questo sforzo è principalmente rivolto ad 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, sia più sensato, nel prossimo futuro, integrare i dispositivi elettronici utilizzando la tecnologia di bonding a livello di wafer o chip.
È evidente il valore aggiunto di poter realizzare chip in grado di elaborare dati utilizzando dispositivi elettronici e di effettuare comunicazioni ottiche. La maggior parte delle prime applicazioni della fotonica al silicio riguardava le comunicazioni digitali. Questo è dovuto alle differenze fisiche fondamentali tra elettroni (fermioni) e fotoni (bosoni). Gli elettroni sono eccellenti per l'elaborazione dei dati perché non possono trovarsi contemporaneamente nello stesso posto. 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 nello stesso momento 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 si ottiene creando un flusso di dati con una larghezza di banda di un singolo terabit.
In molte parti del mondo, la fibra ottica fino a casa è il paradigma di accesso dominante, sebbene ciò non sia stato dimostrato negli Stati Uniti, dove compete con la DSL e altre tecnologie. Con la costante domanda di larghezza di banda, anche la necessità di una trasmissione dati sempre più efficiente attraverso la fibra ottica è in costante crescita. La tendenza generale nel mercato delle comunicazioni dati è che, con la diminuzione della distanza, il prezzo di ciascun segmento diminuisce drasticamente, mentre il volume aumenta. Non sorprende che gli sforzi di commercializzazione della fotonica al silicio abbiano concentrato gran parte del lavoro su applicazioni ad alto volume e a corto raggio, rivolte ai data center e al calcolo ad alte prestazioni. Le applicazioni future includeranno la connettività a corto raggio scheda-scheda, la connettività USB-scale a corto raggio e forse anche la comunicazione core-to-core della CPU, sebbene ciò che accadrà con le applicazioni core-to-core su un chip sia ancora piuttosto speculativo. Sebbene non abbia ancora raggiunto le dimensioni del settore CMOS, la fotonica al silicio ha iniziato a diventare un settore significativo.
Data di pubblicazione: 09/07/2024