Kuidas arenevad dioodid optilistes sidesüsteemides?

1, materiaalne revolutsioon: laia ribalaiuse pooljuhtide jõudluse piiri ümberkujundamine
Traditsioonilised räni - põhinevad dioodid piiravad materjali omadustega ja neil on kõrge - kiiruse, kõrge - temperatuuri ja kõrge - energiastsenaariumide oluline halvenemine. Ränikarbiidi (SIC) ja galliumnitriidi (GAN) esindatud laia ribalaua pooljuhtide materjalid on muutumas optiliste kommunikatsioonidioodide täiendamiseks võtmesuunaks.
SIC diood: täiuslik tasakaal kõrgsageduse ja pinge vahel
SIC Schottky barjäärdioodid (SBDS) on silma paista optilise mooduli võimsuse haldamisel tänu nende äärmiselt madalale vastupidisele taastumislaengule (QC) ja kõrge temperatuuri stabiilsuse tõttu. Näiteks 400 g optilise mooduli PFC (võimsusefaktori korrigeerimise) vooluahelas võivad SIC -dioodid vähendada lülituskadusid 60% ja toetada kõrget - temperatuuri toimimist 175 kraadi juures, vastates tihedalt kasutusele võetud andmekeskuste soojuse hajumise nõuetele. Turu -uuringute kohaselt peaks ülemaailmne SIC -diooditurul 2023. aastal ulatub 458 miljoni dollarini, optiline kommunikatsioonisektor moodustab üle 30%. Eeldatakse, et see ületab 2030. aastaks 2,3 miljardit dollarit.
GAN DIOD
GAN -materjali kõrge elektronide liikuvus muudab selle ideaalseks valikuks kõrge - sagedusega optilise suhtluse jaoks. Sidusates optilistes ülekandesüsteemides võivad GAN -põhised fotodetektorid ribalaiust suurendada üle 100 GHz ja toetada ühe laine 800G või isegi 1,6T käigukasti. Näiteks teatud ettevõtte välja töötatud SI Photodiode GAN -i reageerimine on 0,8A/W lainepikkusel 1550 nm, mis on 40% kõrgem kui traditsioonilistel InGAAS -i materjalidel. Samal ajal vähendatakse tumedat voolu alla 1na, parandades märkimisväärselt signaali - - mürasuhteks.
2, struktuuriline innovatsioon: diskreetsetest seadmetest kuni optoelektroonilise integratsioonini
Optiliste sidesüsteemide arenemisega miniaturiseerumise ja vähese energiatarbimise suunas on dioodide ja fotooniseadmete integreerimine muutunud tehnoloogiliste läbimurrete võti.
Ränifootonitehnoloogia: optoelektroonilise sulandumise võimestamine CMOS -protsessiga
Silicon Photonics Technology saavutab CMOS -tehnoloogia kaudu ühe - kiibide integreerimise fotooniliste seadmete ja elektrooniliste vooluringide integreerimise, muutes täielikult traditsiooniliste optiliste moodulite diskreetse arhitektuuri. Näiteks 400 g räni optiline moodul, mille vabastab teatud ettevõtte, integreerib 4 mm × 8 mm kiibile laserid, fotodetektorid, modulaatorid ja juhi vooluahelad, vähendades energiatarbimist 40% ja maksab traditsiooniliste lahendustega võrreldes 30%. Nende hulgas võtab fotodetektor kasutusele PIN -dioodi struktuuri ja saavutab kõrge reageerimise 0,9A/W lainepikkusel 1310Nm, optimeerides dopingukontsentratsiooni ja neeldumiskihi paksust.
3D CO pakenditehnoloogia: pakenditõkete lagundamine
800g/1,6T optilise mooduli korral virnastab 3D CO pakenditehnoloogia (CPO) dioodid vertikaalselt optilise mootori ja DSP -kiibiga ning saavutab elektrilise ühenduse räni kaudu aukude kaudu (TSV). Näiteks ühendab teatud ettevõtte välja töötatud CPO optiline moodul fotodetektori massiivi koos TIA (transimpedantsi võimendi) kiibiga mikromurru sidumise kaudu, vähendades parasiitlikku mahtuvust alla 0,1PF -ni ja toetades 56GBAUD PAM4 signaali ülekande, mis on bitti veamääraga paremini kui 10 ⁻.
3, funktsiooni laienemine: signaali tuvastamiseni intelligentse tajumiseni
Dioodide roll optilises suhtluses areneb passiivsest signaali tuvastamisest aktiivse intelligentse tajumiseni.
Fotodioodide massiiv: mitmemõõtmelise optilise signaali jälgimise saavutamine
Kõigis - optiliste võrkude korral saavad fotodioodimassiivid jälgida reaalseid - ajaparameetreid, nagu optiline võimsus, lainepikkus ja kiudoptiliste linkide polarisatsiooni olek. Näiteks kasutab teatud ettevõtte käivitatud integreeritud optiline seiremoodul (ISM) 8-kanalist Ingaas Photodiode massiivi koos AI-algoritmidega, et leida täpselt selliseid rikkeid nagu kiudainete painutamine ja pistikupesa, parandades võrgu töö ja hoolduse efektiivsust 80%.
Häälestatav fotodetektor: toetab dünaamilist lainepikkuse haldamist
C+L riba laiendatud ülekandesüsteemis saavutavad häälestatavad fotodetektorid dünaamilise katvuse lainepikkuse vahemikus 1260-1620nm, reguleerides neeldumiskihi paksust või murdumisnäitajat. Näiteks teatud ettevõtte välja töötatud MEMS -tehnoloogial põhineva häälestatava detektori lainepikkuse häälestamiskiirus on 100 nm/ms, toetab 400G süsteemide sujuvat lülitamist C+L ribas ja suurendab ühe kiudainet mahutavust 50%.
4, tööstusahela koostöö: areng seadmetest ökoloogiani
Dioodide arengut ei saa eraldada üles- ja allavoolu tööstuskettide koostöö uuendusest.
Materjali tarnija: suurte - substraatide kitsaskoha purunemine
SIC substraatide täiendamine 4 tollilt 8 tolli võib suurendada üksikute vahvlite väljundit 4 korda ja vähendada kulusid 60%. Teatud ettevõte on saavutanud masstootmise 8 - tolli SIC substraati, saagikiirus ületab 90%, pannes aluse optiliste kommunikatsioonidioodide suuremahulisele rakendusele.
Seadmete tootjad: ränifootonika ökosüsteemi parandamise edendamine
Võtmevarustuse, näiteks litograafiamasinate ja söövitusmasinate täpsust on parandatud nanomeetri tasemele, toetades räni optiliste laastude funktsiooni suuruse vähenemist alla 90 nm. Näiteks on ettevõte välja andnud ränifootoni EUV litograafiamasina, mis suudab footoniseadmete liinilaiust juhtida 30NM piires, võimaldades fotodetektorite reageerimiskiirusel ületada 200 GHz.
https://www.trrsemicon.com/transistor/3rein