Silicium fotonicadatacommunicatietechnologie
In verschillende categorieën vanfotonische apparatenSiliciumfotonische componenten kunnen concurreren met de beste apparaten in hun klasse, die hieronder worden besproken. Wat wij wellicht beschouwen als het meest baanbrekende werk inoptische communicatieHet gaat om het creëren van geïntegreerde platforms die modulatoren, detectoren, golfgeleiders en andere componenten op één chip integreren, zodat deze met elkaar kunnen communiceren. In sommige gevallen worden ook transistors in deze platforms opgenomen, waardoor de versterker, serialisatie en feedback allemaal op dezelfde chip kunnen worden geïntegreerd. Vanwege de kosten van het ontwikkelen van dergelijke processen is deze inspanning voornamelijk gericht op toepassingen voor peer-to-peer datacommunicatie. En vanwege de kosten van het ontwikkelen van een transistorproductieproces is de algemene consensus in het vakgebied dat het, vanuit een prestatie- en kostenperspectief, voor de nabije toekomst het meest zinvol is om elektronische apparaten te integreren door middel van bondingtechnologie op wafer- of chipniveau.
Het is duidelijk waardevol om chips te kunnen maken die met behulp van elektronische apparaten kunnen rekenen en optische communicatie mogelijk maken. De meeste vroege toepassingen van siliciumfotonica waren gericht op digitale datacommunicatie. Dit wordt gedreven door fundamentele fysische verschillen tussen elektronen (fermionen) en fotonen (bosonen). Elektronen zijn uitstekend geschikt voor berekeningen omdat ze zich niet tegelijkertijd op dezelfde plaats kunnen bevinden. Dit betekent dat ze sterk met elkaar interageren. Daarom is het mogelijk om elektronen te gebruiken voor de bouw van grootschalige niet-lineaire schakelapparaten – transistors.
Fotonen hebben verschillende eigenschappen: veel fotonen kunnen zich op dezelfde plek bevinden en onder zeer specifieke omstandigheden interfereren ze niet met elkaar. Daarom is het mogelijk om triljoenen bits aan data per seconde door één enkele glasvezel te verzenden: dat lukt niet door een datastroom met een bandbreedte van één terabit te creëren.
In veel delen van de wereld is glasvezel naar huis (fiber to the home) het dominante toegangsparadigma, hoewel dit in de Verenigde Staten nog niet is bewezen. Daar concurreert het met DSL en andere technologieën. Door de constante vraag naar bandbreedte groeit ook de behoefte aan steeds efficiëntere dataoverdracht via glasvezel. De algemene trend in de datacommunicatiemarkt is dat naarmate de afstand kleiner wordt, de prijs per segment drastisch daalt, terwijl het volume toeneemt. Het is dan ook niet verwonderlijk dat de commercialiseringsinspanningen voor siliciumfotonica zich grotendeels hebben gericht op grootschalige toepassingen over korte afstanden, met name voor datacenters en high-performance computing. Toekomstige toepassingen zullen onder andere board-to-board-connectiviteit op USB-schaal over korte afstanden omvatten, en wellicht zelfs communicatie tussen CPU-kernen, hoewel het nog vrij speculatief is wat er met kern-naar-kern-toepassingen op een chip zal gebeuren. Hoewel het nog niet de schaal van de CMOS-industrie heeft bereikt, is siliciumfotonica wel een belangrijke industrie aan het worden.
Geplaatst op: 09-07-2024