ક્રાંતિકારીસિલિકોન ફોટોડિટેક્ટર(સી ફોટોડિટેક્ટર)
ક્રાંતિકારી ઓલ-સિલિકોન ફોટોડિટેક્ટર（સી ફોટોડિટેક્ટર), પરંપરાગત કરતાં વધુ કામગીરી
કૃત્રિમ બુદ્ધિ મોડેલો અને ડીપ ન્યુરલ નેટવર્ક્સની વધતી જટિલતા સાથે, કમ્પ્યુટિંગ ક્લસ્ટરો પ્રોસેસર્સ, મેમરી અને કમ્પ્યુટ નોડ્સ વચ્ચે નેટવર્ક કમ્યુનિકેશન પર વધુ માંગ કરે છે. જો કે, ઇલેક્ટ્રિકલ કનેક્શન પર આધારિત પરંપરાગત ઓન-ચિપ અને ઇન્ટર-ચિપ નેટવર્ક્સ બેન્ડવિડ્થ, લેટન્સી અને પાવર વપરાશની વધતી માંગને પહોંચી વળવામાં અસમર્થ રહ્યા છે. આ અવરોધને ઉકેલવા માટે, તેના લાંબા ટ્રાન્સમિશન અંતર, ઝડપી ગતિ, ઉચ્ચ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા ફાયદાઓ સાથે ઓપ્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્શન ટેકનોલોજી ધીમે ધીમે ભવિષ્યના વિકાસની આશા બની જાય છે. તેમાંથી, CMOS પ્રક્રિયા પર આધારિત સિલિકોન ફોટોનિક ટેકનોલોજી તેના ઉચ્ચ એકીકરણ, ઓછી કિંમત અને પ્રોસેસિંગ ચોકસાઈને કારણે મોટી સંભાવના દર્શાવે છે. જો કે, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ફોટોડિટેક્ટર્સની અનુભૂતિ હજુ પણ ઘણા પડકારોનો સામનો કરે છે. સામાન્ય રીતે, ફોટોડિટેક્ટર્સને શોધ કામગીરી સુધારવા માટે જર્મેનિયમ (Ge) જેવા સાંકડા બેન્ડ ગેપ સાથે સામગ્રીને એકીકૃત કરવાની જરૂર છે, પરંતુ આ વધુ જટિલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ, ઉચ્ચ ખર્ચ અને અનિયમિત ઉપજ તરફ દોરી જાય છે. સંશોધન ટીમ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલા ઓલ-સિલિકોન ફોટોડિટેક્ટરે નવીન ડ્યુઅલ-માઇક્રોરિંગ રેઝોનેટર ડિઝાઇન દ્વારા, જર્મનિયમના ઉપયોગ વિના, પ્રતિ ચેનલ 160 Gb/s ની ડેટા ટ્રાન્સમિશન ગતિ પ્રાપ્ત કરી, જેમાં કુલ ટ્રાન્સમિશન બેન્ડવિડ્થ 1.28 Tb/s છે.
તાજેતરમાં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં એક સંયુક્ત સંશોધન ટીમે એક નવીન અભ્યાસ પ્રકાશિત કર્યો છે, જેમાં જાહેરાત કરવામાં આવી છે કે તેઓએ એક ઓલ-સિલિકોન હિમપ્રપાત ફોટોડાયોડ સફળતાપૂર્વક વિકસાવ્યો છે (APD ફોટોડિટેક્ટર) ચિપ. આ ચિપમાં અલ્ટ્રા-હાઈ સ્પીડ અને ઓછી કિંમતનું ફોટોઈલેક્ટ્રિક ઇન્ટરફેસ ફંક્શન છે, જે ભવિષ્યના ઓપ્ટિકલ નેટવર્કમાં 3.2 Tb પ્રતિ સેકન્ડથી વધુ ડેટા ટ્રાન્સફર પ્રાપ્ત કરવાની અપેક્ષા છે.
ટેકનિકલ પ્રગતિ: ડબલ માઇક્રોરિંગ રેઝોનેટર ડિઝાઇન
પરંપરાગત ફોટોડિટેક્ટર્સમાં ઘણીવાર બેન્ડવિડ્થ અને પ્રતિભાવશીલતા વચ્ચે અસંગત વિરોધાભાસ હોય છે. સંશોધન ટીમે ડબલ-માઇક્રોરિંગ રેઝોનેટર ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરીને અને ચેનલો વચ્ચેના ક્રોસ-ટોકને અસરકારક રીતે દબાવીને આ વિરોધાભાસને સફળતાપૂર્વક દૂર કર્યો. પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કેઓલ-સિલિકોન ફોટોડિટેક્ટરતેનો પ્રતિભાવ 0.4 A/W, 1 nA જેટલો ઓછો ઘેરો પ્રવાહ, 40 GHz ની ઊંચી બેન્ડવિડ્થ અને −50 dB કરતા ઓછો અત્યંત ઓછો વિદ્યુત ક્રોસસ્ટોક છે. આ કામગીરી સિલિકોન-જર્મેનિયમ અને III-V સામગ્રી પર આધારિત વર્તમાન વ્યાપારી ફોટોડિટેક્ટર્સ સાથે તુલનાત્મક છે.
ભવિષ્ય તરફ નજર: ઓપ્ટિકલ નેટવર્ક્સમાં નવીનતાનો માર્ગ
ઓલ-સિલિકોન ફોટોડિટેક્ટરના સફળ વિકાસથી ટેકનોલોજીમાં પરંપરાગત ઉકેલને તો વટાવી જ ગયો, પણ ખર્ચમાં લગભગ 40% ની બચત પણ થઈ, જેનાથી ભવિષ્યમાં હાઇ-સ્પીડ, ઓછી કિંમતના ઓપ્ટિકલ નેટવર્ક્સના અમલીકરણનો માર્ગ મોકળો થયો. આ ટેકનોલોજી હાલની CMOS પ્રક્રિયાઓ સાથે સંપૂર્ણપણે સુસંગત છે, અત્યંત ઉચ્ચ ઉપજ અને ઉપજ ધરાવે છે, અને ભવિષ્યમાં સિલિકોન ફોટોનિક્સ ટેકનોલોજીના ક્ષેત્રમાં એક માનક ઘટક બનવાની અપેક્ષા છે. ભવિષ્યમાં, સંશોધન ટીમ ડોપિંગ સાંદ્રતા ઘટાડીને અને ઇમ્પ્લાન્ટેશનની સ્થિતિમાં સુધારો કરીને ફોટોડિટેક્ટરના શોષણ દર અને બેન્ડવિડ્થ પ્રદર્શનને વધુ સુધારવા માટે ડિઝાઇનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાનું ચાલુ રાખવાની યોજના ધરાવે છે. તે જ સમયે, સંશોધન એ પણ શોધશે કે ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ, સ્કેલેબિલિટી અને ઉર્જા કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવા માટે આગામી પેઢીના AI ક્લસ્ટરોમાં ઓપ્ટિકલ નેટવર્ક્સ પર આ ઓલ-સિલિકોન ટેકનોલોજી કેવી રીતે લાગુ કરી શકાય.
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-૩૧-૨૦૨૫