Siliciumfotonische datacommunicatietechnologie

Silicium fotonischdatacommunicatietechnologie
In verschillende categorieën vanfotonische apparaten, silicium fotonische componenten kunnen concurreren met de beste apparaten in hun klasse, die hieronder worden besproken. Misschien beschouwen wij dit wel als het meest transformatieve werk inoptische communicatieis de creatie van geïntegreerde platformen die modulatoren, detectoren, golfgeleiders en andere componenten op dezelfde chip integreren die met elkaar communiceren. In sommige gevallen worden ook transistors in deze platformen opgenomen, waardoor de versterker, serialisatie en feedback allemaal op dezelfde chip kunnen worden geïntegreerd. Vanwege de kosten van de ontwikkeling van dergelijke processen is deze inspanning primair gericht op toepassingen voor peer-to-peer datacommunicatie. En vanwege de kosten van de ontwikkeling van een transistorproductieproces, is de groeiende consensus in het veld dat het vanuit prestatie- en kostenperspectief het meest zinvol is om elektronische apparaten in de nabije toekomst te integreren door middel van bondingtechnologie op wafer- of chipniveau.

Er schuilt duidelijk waarde in de mogelijkheid om chips te maken die met elektronische apparaten kunnen rekenen en optische communicatie mogelijk maken. De meeste vroege toepassingen van siliciumfotonica waren digitale datacommunicatie. Dit wordt gedreven door fundamentele fysieke verschillen tussen elektronen (fermionen) en fotonen (bosonen). Elektronen zijn zeer geschikt voor computergebruik, omdat ze zich niet tegelijkertijd op dezelfde plaats kunnen bevinden. Dit betekent dat ze sterk met elkaar interacteren. Daarom is het mogelijk om elektronen te gebruiken voor de bouw van grootschalige niet-lineaire schakelapparaten – transistoren.

Fotonen hebben verschillende eigenschappen: veel fotonen kunnen zich tegelijkertijd op dezelfde plaats bevinden en onder zeer speciale omstandigheden interfereren ze niet met elkaar. Daarom is het mogelijk om biljoenen bits aan data per seconde door één enkele vezel te versturen: dat gebeurt niet door een datastroom te creëren met een bandbreedte van één terabit.

In veel delen van de wereld is glasvezel tot aan de woning het dominante toegangsparadigma, hoewel dit in de Verenigde Staten, waar het concurreert met DSL en andere technologieën, nog niet is bewezen. Door de constante vraag naar bandbreedte groeit ook de behoefte aan steeds efficiëntere datatransmissie via glasvezel. De algemene trend in de datacommunicatiemarkt is dat naarmate de afstand afneemt, de prijs van elk segment dramatisch daalt, terwijl het volume toeneemt. Het is dan ook niet verwonderlijk dat de commercialisering van siliciumfotonica zich sterk heeft gericht op toepassingen met een hoog volume en een kort bereik, gericht op datacenters en high-performance computing. Toekomstige toepassingen zullen board-to-board, USB-connectiviteit op korte afstand en mogelijk uiteindelijk zelfs CPU core-to-core communicatie omvatten, hoewel wat er met core-to-core toepassingen op een chip zal gebeuren nog vrij speculatief is. Hoewel siliciumfotonica nog niet de omvang van de CMOS-industrie heeft bereikt, is het een belangrijke industrie geworden.