Photonische Datenkommunikationstechnologie auf Siliziumbasis

Silizium-PhotonikDatenkommunikationstechnologie
In mehreren Kategorien vonPhotonische Geräte, sind photonische Siliziumkomponenten mit den besten Geräten ihrer Klasse konkurrenzfähig, die im Folgenden besprochen werden. Vielleicht das, was wir für das transformativste Werk überhaupt haltenoptische Kommunikationist die Schaffung integrierter Plattformen, die Modulatoren, Detektoren, Wellenleiter und andere Komponenten auf demselben Chip integrieren, die miteinander kommunizieren. In einigen Fällen sind in diesen Plattformen auch Transistoren enthalten, sodass Verstärker, Serialisierung und Rückkopplung alle auf demselben Chip integriert werden können. Aufgrund des Aufwands für die Entwicklung solcher Verfahren zielt dieser Aufwand vor allem auf Anwendungen für die Peer-to-Peer-Datenkommunikation ab. Und aufgrund der Kosten für die Entwicklung eines Transistorherstellungsprozesses besteht auf diesem Gebiet zunehmend Konsens darüber, dass es aus Leistungs- und Kostensicht auf absehbare Zeit am sinnvollsten ist, elektronische Geräte durch Bonding-Technologie auf dem Wafer oder Chip zu integrieren Ebene.

Es liegt auf der Hand, Chips herstellen zu können, die mithilfe elektronischer Geräte rechnen und optische Kommunikation durchführen können. Die meisten frühen Anwendungen der Siliziumphotonik fanden in der digitalen Datenkommunikation statt. Dies wird durch grundlegende physikalische Unterschiede zwischen Elektronen (Fermionen) und Photonen (Bosonen) verursacht. Elektronen eignen sich hervorragend zum Rechnen, da sich die beiden nicht gleichzeitig am selben Ort befinden können. Das bedeutet, dass sie stark miteinander interagieren. Daher ist es möglich, Elektronen zum Bau großer nichtlinearer Schaltgeräte – Transistoren – zu verwenden.

Photonen haben unterschiedliche Eigenschaften: Viele Photonen können zur gleichen Zeit am selben Ort sein und unter ganz besonderen Umständen stören sie sich nicht gegenseitig. Aus diesem Grund ist es möglich, Billionen Datenbits pro Sekunde über eine einzige Glasfaser zu übertragen: Dies geschieht nicht durch die Erzeugung eines Datenstroms mit einer einzigen Terabit-Bandbreite.

In vielen Teilen der Welt ist Glasfaser bis ins Haus das vorherrschende Zugangsparadigma, obwohl dies in den Vereinigten Staaten, wo es mit DSL und anderen Technologien konkurriert, nicht nachgewiesen wurde. Mit dem stetigen Bedarf an Bandbreite wächst auch die Notwendigkeit, die Datenübertragung über Glasfaser immer effizienter zu gestalten. Der allgemeine Trend auf dem Datenkommunikationsmarkt besteht darin, dass mit abnehmender Entfernung der Preis jedes Segments dramatisch sinkt, während das Volumen zunimmt. Es überrascht nicht, dass die Bemühungen zur Kommerzialisierung der Siliziumphotonik einen erheblichen Teil der Arbeit auf großvolumige Anwendungen mit kurzer Reichweite konzentriert haben, die auf Rechenzentren und Hochleistungsrechner abzielen. Zukünftige Anwendungen werden Board-to-Board, USB-Konnektivität über kurze Distanzen und vielleicht irgendwann sogar die CPU-Kern-zu-Kern-Kommunikation umfassen, obwohl die Frage, was mit Kern-zu-Kern-Anwendungen auf einem Chip passieren wird, noch ziemlich spekulativ ist. Obwohl die Siliziumphotonik noch nicht das Ausmaß der CMOS-Industrie erreicht hat, hat sie begonnen, sich zu einem bedeutenden Industriezweig zu entwickeln.