क्रांतिकारीसिलिकॉन फोटोडिटेक्टर（Si फोटोडिटेक्टर）
क्रांतिकारी ऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर（Si फोटोडिटेक्टर）, पारंपरिक से परे प्रदर्शन
आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस मॉडल और डीप न्यूरल नेटवर्क की बढ़ती जटिलता के साथ, कंप्यूटिंग क्लस्टर प्रोसेसर, मेमोरी और कंप्यूट नोड्स के बीच नेटवर्क संचार पर उच्च मांग रखते हैं। हालांकि, इलेक्ट्रिकल कनेक्शन पर आधारित पारंपरिक ऑन-चिप और इंटर-चिप नेटवर्क बैंडविड्थ, विलंबता और बिजली की खपत की बढ़ती मांग को पूरा करने में असमर्थ रहे हैं। इस अड़चन को हल करने के लिए, इसकी लंबी संचरण दूरी, तेज गति, उच्च ऊर्जा दक्षता लाभों के साथ ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन तकनीक धीरे-धीरे भविष्य के विकास की उम्मीद बन गई है। उनमें से, CMOS प्रक्रिया पर आधारित सिलिकॉन फोटोनिक तकनीक अपने उच्च एकीकरण, कम लागत और प्रसंस्करण सटीकता के कारण बड़ी क्षमता दिखाती है। हालांकि, उच्च प्रदर्शन वाले फोटो डिटेक्टरों की प्राप्ति अभी भी कई चुनौतियों का सामना करती है। आम तौर पर, फोटो डिटेक्टरों को डिटेक्शन प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए जर्मेनियम (Ge) जैसे संकीर्ण बैंड गैप वाली सामग्रियों को एकीकृत करने की आवश्यकता होती है, लेकिन इससे अधिक जटिल विनिर्माण प्रक्रियाएँ, उच्च लागत और अनियमित पैदावार भी होती है। अनुसंधान दल द्वारा विकसित पूर्ण-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर ने एक अभिनव दोहरे-माइक्रोरिंग अनुनाद डिजाइन के माध्यम से जर्मेनियम के उपयोग के बिना 1.28 Tb/s की कुल संचरण बैंडविड्थ के साथ प्रति चैनल 160 Gb/s की डेटा संचरण गति प्राप्त की।
हाल ही में, संयुक्त राज्य अमेरिका में एक संयुक्त अनुसंधान दल ने एक अभिनव अध्ययन प्रकाशित किया है, जिसमें घोषणा की गई है कि उन्होंने सफलतापूर्वक एक ऑल-सिलिकॉन एवलांच फोटोडियोड विकसित किया है (एपीडी फोटोडिटेक्टर) चिप। इस चिप में अल्ट्रा-हाई स्पीड और कम लागत वाली फोटोइलेक्ट्रिक इंटरफ़ेस फ़ंक्शन है, जिससे भविष्य के ऑप्टिकल नेटवर्क में 3.2 Tb प्रति सेकंड से अधिक डेटा ट्रांसफर प्राप्त करने की उम्मीद है।
तकनीकी सफलता: डबल माइक्रोरिंग रेज़ोनेटर डिज़ाइन
पारंपरिक फोटोडिटेक्टरों में अक्सर बैंडविड्थ और प्रतिक्रियाशीलता के बीच असंगत विरोधाभास होते हैं। शोध दल ने डबल-माइक्रोरिंग रेज़ोनेटर डिज़ाइन का उपयोग करके इस विरोधाभास को सफलतापूर्वक कम किया और चैनलों के बीच क्रॉस-टॉक को प्रभावी ढंग से दबा दिया। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं किऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरइसमें 0.4 A/W की प्रतिक्रिया, 1 nA जितना कम डार्क करंट, 40 GHz की उच्च बैंडविड्थ और -50 dB से कम का अत्यंत कम विद्युत क्रॉसटॉक है। यह प्रदर्शन सिलिकॉन-जर्मेनियम और III-V सामग्रियों पर आधारित वर्तमान वाणिज्यिक फोटोडिटेक्टरों के बराबर है।
भविष्य की ओर देखना: ऑप्टिकल नेटवर्क में नवाचार का मार्ग
ऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर के सफल विकास ने न केवल प्रौद्योगिकी में पारंपरिक समाधान को पार कर लिया, बल्कि लागत में लगभग 40% की बचत भी हासिल की, जिससे भविष्य में उच्च गति, कम लागत वाले ऑप्टिकल नेटवर्क की प्राप्ति का मार्ग प्रशस्त हुआ। यह तकनीक मौजूदा CMOS प्रक्रियाओं के साथ पूरी तरह से संगत है, इसमें अत्यधिक उच्च उपज और उपज है, और भविष्य में सिलिकॉन फोटोनिक्स प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में एक मानक घटक बनने की उम्मीद है। भविष्य में, शोध दल डोपिंग सांद्रता को कम करके और आरोपण स्थितियों में सुधार करके फोटोडिटेक्टर के अवशोषण दर और बैंडविड्थ प्रदर्शन को और बेहतर बनाने के लिए डिज़ाइन को अनुकूलित करना जारी रखने की योजना बना रहा है। साथ ही, शोध यह भी पता लगाएगा कि उच्च बैंडविड्थ, स्केलेबिलिटी और ऊर्जा दक्षता प्राप्त करने के लिए अगली पीढ़ी के एआई क्लस्टर में ऑप्टिकल नेटवर्क पर इस ऑल-सिलिकॉन तकनीक को कैसे लागू किया जा सकता है।
पोस्ट करने का समय: मार्च-31-2025