Silisium fotonisk datakommunikasjonsteknologi

Silisium fotoniskdatakommunikasjonsteknologi
I flere kategorier avfotoniske enheter, silisiumfotoniske komponenter er konkurransedyktige med de beste enhetene i sin klasse, som diskuteres nedenfor. Kanskje det vi anser som det mest transformative arbeidet innenoptisk kommunikasjoner etableringen av integrerte plattformer som integrerer modulatorer, detektorer, bølgeledere og andre komponenter på samme brikke som kommuniserer med hverandre. I noen tilfeller er transistorer også inkludert i disse plattformene, slik at forsterker, serialisering og tilbakemelding kan integreres på samme brikke. På grunn av kostnadene ved å utvikle slike prosesser, er denne innsatsen primært rettet mot applikasjoner for peer-to-peer-datakommunikasjon. Og på grunn av kostnadene ved å utvikle en transistorproduksjonsprosess, er den fremvoksende konsensusen i feltet at det, fra et ytelses- og kostnadsperspektiv, er mest fornuftig i overskuelig fremtid å integrere elektroniske enheter ved å bruke bonding-teknologi på wafer- eller chipnivå.

Det er åpenbart verdifullt å kunne lage brikker som kan beregne ved hjelp av elektroniske enheter og utføre optisk kommunikasjon. De fleste av de tidlige bruksområdene for silisiumfotonikk var innen digital datakommunikasjon. Dette er drevet av grunnleggende fysiske forskjeller mellom elektroner (fermioner) og fotoner (bosoner). Elektroner er flotte for databehandling fordi de to ikke kan være på samme sted samtidig. Dette betyr at de samhandler sterkt med hverandre. Derfor er det mulig å bruke elektroner til å bygge storskala ikke-lineære svitsjeenheter – transistorer.

Fotoner har forskjellige egenskaper: mange fotoner kan være på samme sted samtidig, og under helt spesielle omstendigheter forstyrrer de ikke hverandre. Det er derfor det er mulig å overføre billioner av databiter per sekund gjennom en enkelt fiber: det gjøres ikke ved å lage en datastrøm med en enkelt terabitbåndbredde.

I mange deler av verden er fiber til hjemmet det dominerende tilgangsparadigmet, selv om dette ikke har vist seg å være sant i USA, hvor det konkurrerer med DSL og andre teknologier. Med den konstante etterspørselen etter båndbredde vokser også behovet for å drive mer og mer effektiv overføring av data gjennom fiberoptikk jevnt. Den brede trenden i datakommunikasjonsmarkedet er at etter hvert som avstanden reduseres, synker prisen på hvert segment dramatisk mens volumet øker. Ikke overraskende har kommersialiseringsarbeidet for silisiumfotonikk fokusert en betydelig mengde arbeid på høyvolumsapplikasjoner med kort rekkevidde, rettet mot datasentre og høyytelsesdatabehandling. Fremtidige applikasjoner vil inkludere kort-til-kort, USB-skala kortdistansetilkobling, og kanskje til og med CPU-kjerne-til-kjerne-kommunikasjon etter hvert, selv om hva som vil skje med kjerne-til-kjerne-applikasjoner på en brikke fortsatt er ganske spekulativt. Selv om det ennå ikke har nådd skalaen til CMOS-industri, har silisiumfotonikk begynt å bli en betydelig industri.