क्रांतिकारीसिलिकॉन फोटोडिटेक्टर(Si फोटोडिटेक्टर)
क्रांतिकारी ऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर (Si फोटोडिटेक्टर), पारंपरिक प्रदर्शन से परे
कृत्रिम बुद्धिमत्ता मॉडल और डीप न्यूरल नेटवर्क की बढ़ती जटिलता के साथ, कंप्यूटिंग क्लस्टर प्रोसेसर, मेमोरी और कंप्यूट नोड्स के बीच नेटवर्क संचार पर अधिक मांग रखते हैं। हालांकि, विद्युत 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 बाधा को दूर करने के लिए, लंबी संचरण दूरी, तीव्र गति और उच्च ऊर्जा दक्षता के लाभों के साथ ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन तकनीक धीरे-धीरे भविष्य के विकास की आशा बन रही है। इनमें से, CMOS प्रक्रिया पर आधारित सिलिकॉन फोटोनिक तकनीक अपनी उच्च एकीकरण क्षमता, कम लागत और प्रसंस्करण सटीकता के कारण अपार संभावनाएं दिखाती है। हालांकि, उच्च-प्रदर्शन वाले फोटोडिटेक्टरों के निर्माण में अभी भी कई चुनौतियां हैं। आमतौर पर, फोटोडिटेक्टरों को बेहतर पहचान प्रदर्शन के लिए जर्मेनियम (Ge) जैसी संकीर्ण बैंड गैप वाली सामग्रियों को एकीकृत करने की आवश्यकता होती है, लेकिन इससे निर्माण प्रक्रियाएं अधिक जटिल हो जाती हैं, लागत बढ़ जाती है और उत्पादन अनियमित हो जाता है। शोध दल द्वारा विकसित ऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर ने जर्मेनियम का उपयोग किए बिना, एक अभिनव डुअल-माइक्रोरिंग रेज़ोनेटर डिज़ाइन के माध्यम से, 1.28 टीबी/सेकंड की कुल ट्रांसमिशन बैंडविड्थ के साथ, प्रति चैनल 160 जीबी/सेकंड की डेटा ट्रांसमिशन गति प्राप्त की।
हाल ही में, संयुक्त राज्य अमेरिका में एक संयुक्त अनुसंधान टीम ने एक अभिनव अध्ययन प्रकाशित किया है, जिसमें घोषणा की गई है कि उन्होंने सफलतापूर्वक एक ऑल-सिलिकॉन एवलांच फोटोडायोड विकसित किया है।एपीडी फोटोडिटेक्टरयह चिप अल्ट्रा-हाई स्पीड और कम लागत वाली फोटोइलेक्ट्रिक इंटरफेस सुविधा से लैस है, जिससे भविष्य के ऑप्टिकल नेटवर्क में 3.2 टीबी प्रति सेकंड से अधिक डेटा ट्रांसफर हासिल होने की उम्मीद है।
तकनीकी सफलता: डबल माइक्रोरिंग रेज़ोनेटर डिज़ाइन
परंपरागत 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 दूर किया और चैनलों के बीच क्रॉस-टॉक को प्रभावी ढंग से दबा दिया। प्रायोगिक परिणाम दर्शाते हैं किऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरइसमें 0.4 A/W की प्रतिक्रिया दर, 1 nA जितना कम डार्क करंट, 40 GHz की उच्च बैंडविड्थ और -50 dB से कम का अत्यंत निम्न विद्युत क्रॉसस्टॉक है। यह प्रदर्शन सिलिकॉन-जर्मेनियम और III-V सामग्रियों पर आधारित वर्तमान वाणिज्यिक फोटोडिटेक्टरों के तुलनीय है।
भविष्य की ओर देखना: ऑप्टिकल नेटवर्क में नवाचार का मार्ग
ऑल-सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर के सफल विकास ने न केवल प्रौद्योगिकी में पारंपरिक समाधानों को पीछे छोड़ दिया है, बल्कि लागत में लगभग 40% की बचत भी हासिल की है, जिससे भविष्य में उच्च गति और कम लागत वाले ऑप्टिकल नेटवर्क के निर्माण का मार्ग प्रशस्त हुआ है। यह तकनीक मौजूदा CMOS प्रक्रियाओं के साथ पूरी तरह से संगत है, इसकी उत्पादन क्षमता और दक्षता अत्यंत उच्च 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 प्रत्यारोपण स्थितियों में सुधार करके फोटोडिटेक्टर की 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 इस बात का भी पता लगाएगा कि इस ऑल-सिलिकॉन तकनीक को अगली पीढ़ी के AI क्लस्टर में ऑप्टिकल नेटवर्क में कैसे लागू किया जा सकता है ताकि उच्च बैंडविड्थ, स्केलेबिलिटी और ऊर्जा दक्षता प्राप्त की जा सके।
पोस्ट करने का समय: 31 मार्च 2025