I diodi saranno sostituiti nei futuri dispositivi di comunicazione?

1, rivoluzione del materiale: rimodellamento del limite di prestazioni di semiconduttori a banda larga
I diodi basati su silicio tradizionali - sono limitati dalle proprietà dei materiali ed mostrano una significativa degradazione delle prestazioni in alta frequenza -, temperatura - e alti scenari di potenza -. I materiali a semiconduttore a banda larga rappresentati da carburo di silicio (SIC) e nitruro di gallio (GAN) stanno diventando una direzione chiave per l'aggiornamento dei diodi di comunicazione.
Diodo SIC: perfetto equilibrio tra alta frequenza e tensione
I diodi della barriera SIC Schottky (SBDS) eccellono nella gestione dell'alimentazione del modulo ottico a causa della loro carica di recupero inversa estremamente bassa (QC) e della stabilità ad alta temperatura. Nel circuito PFC del modulo ottico da 400 g, i diodi SIC possono ridurre le perdite di commutazione del 60% e supportare il funzionamento di temperatura - a 175 gradi, soddisfacendo i requisiti di dissipazione del calore di data center densamente distribuiti. Il mercato globale dei diodi SIC dovrebbe raggiungere $ 458 milioni nel 2023, con il settore della comunicazione ottica che rappresenta oltre il 30%. Si prevede che supera $ 2,3 miliardi entro il 2030.
Diodo GAN: un potente strumento per l'elaborazione del segnale ad alta velocità
L'elevata mobilità elettronica del materiale GAN lo rende una scelta ideale per la comunicazione ottica ad alta frequenza -. Nei sistemi di trasmissione ottici coerenti, i fotodettori basati su GAN possono aumentare la larghezza di banda a oltre 100 GHz e supportare la trasmissione a onda singola 800G o addirittura 1,6t. Ad esempio, un GAN su SI Photodiode sviluppato da una certa impresa ha una reattività di 0,8a/w a una lunghezza d'onda di 1550 nm, che è superiore del 40% rispetto ai tradizionali materiali Ingaas. Allo stesso tempo, la corrente scura viene ridotta al di sotto di 1NA, migliorando significativamente il segnale - in rapporto di rumore -.
2, Innovazione strutturale: dai dispositivi discreti all'integrazione optoelettronica
Con l'evoluzione dei sistemi di comunicazione ottica verso la miniaturizzazione e il basso consumo di energia, l'integrazione di diodi e dispositivi fotonici è diventata la chiave per le scoperte tecnologiche.
Silicon Photon Technology: potenziamento della fusione optoelettronica con CMOS
La tecnologia della fotonica del silicio raggiunge l'integrazione del chip singolo - di dispositivi fotonici e circuiti elettronici attraverso la tecnologia CMOS, cambiando completamente l'architettura discreta dei moduli ottici tradizionali. Ad esempio, un modulo ottico in silicio da 400 g rilasciato da una determinata impresa integra laser, fotodettori, modulatori e circuiti di driver su un chip da 4 mm × 8 mm, riducendo il consumo di energia del 40% e il costo del 30% rispetto alle soluzioni tradizionali. Tra questi, il fotoDetector adotta una struttura del diodo PIN e raggiunge un'alta reattività di 0,9a/w a una lunghezza d'onda di 1310nm ottimizzando la concentrazione di doping e lo spessore dello strato di assorbimento.
Tecnologia di imballaggio 3d Co: abbattere le barriere di imballaggio
Nel modulo ottico 800G/1.6T, la tecnologia di imballaggio CO 3D (CPO) impila diodi in verticale con il motore ottico e il chip DSP e raggiunge l'interconnessione elettrica attraverso il silicio tramite fori (TSV). Ad esempio, un modulo ottico CPO sviluppato da una determinata impresa combina un array di fotodettori con un chip TIA attraverso il legame micro bump, riducendo la capacità parassita a meno di 0,1pf e supportando la trasmissione del segnale PAM4 da 56 GBAUD con un tasso di errore di bit migliore di 10 ⁻¹⁵.
3, Espansione della funzione: dal rilevamento del segnale alla percezione intelligente
Il ruolo dei diodi nella comunicazione ottica si sta evolvendo dal rilevamento del segnale passivo alla percezione intelligente attiva.
Array di fotodiodi: raggiungimento del monitoraggio del segnale ottico multidimensionale
In tutte le reti ottiche -, gli array di fotodiodi possono monitorare i parametri di tempo reali - come potenza ottica, lunghezza d'onda e stato di polarizzazione dei collegamenti in fibra ottica. Ad esempio, un modulo di monitoraggio ottico integrato (ISM) lanciato da una determinata impresa utilizza un array di fotodiodi InGAAS a 8 canali, combinato con algoritmi di intelligenza artificiale, per individuare accuratamente guasti come la flessione delle fibre e lo sporco del connettore, migliorando il funzionamento della rete ed efficienza di manutenzione dell'80%.
PhotoDetector sintonizzabile: supporta la gestione dinamica della lunghezza d'onda
Nel sistema di trasmissione esteso a banda C+L, i fotodettori sintonizzabili ottengono una copertura dinamica nell'intervallo di lunghezza d'onda di 1260-1620 Nm regolando lo spessore o l'indice di rifrazione dello strato di assorbimento. Ad esempio, un rilevatore sintonizzabile basato sulla tecnologia MEMS sviluppata da una certa impresa ha una velocità di accordatura della lunghezza d'onda di 100 nm/ms, supporta la commutazione senza soluzione di continuità di 400 g nella banda C+L e aumenta la capacità di singola fibra del 50%.
4, minaccia alternativa: la sfida della tecnologia quantistica e dei nuovi dispositivi
Sebbene i diodi occupino una posizione centrale nella comunicazione ottica, le tecnologie emergenti come la comunicazione quantistica e il rilevamento di fotoni singoli rappresentano ancora potenziali minacce per loro.
Photodiodo a punti quantici: capacità di rilevamento a livello di singolo fotone
I fotodiodi a punti quantici possono ottenere il rilevamento a livello di fotone singolo regolando la dimensione dei punti quantici, fornendo supporto al dispositivo di base per la comunicazione quantistica ottica. Ad esempio, un rilevatore di punti quantici sviluppato da una determinata impresa ha una velocità di conteggio oscura inferiore a 100Hz a una lunghezza d'onda di 1550 nm e un'efficienza di rilevamento del 90%. È stato applicato nei sistemi di distribuzione della chiave quantistica (QKD).
Detector di grafene: velocità di risposta a livello di terahertz
I rilevatori di grafene, con le loro caratteristiche di gap di banda zero, hanno una velocità di risposta teorica fino a 1thz, superando di gran lunga i tradizionali materiali a semiconduttore. Ad esempio, un fotoDetector di grafene sviluppato da una determinata impresa ha una reattività di 0,5a/w nell'intervallo di frequenza di 0,3-1,5 THz, fornendo un dispositivo chiave per la comunicazione Terahertz.
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