Công nghệ truyền thông dữ liệu quang tử silicon

Quang tử siliconcông nghệ truyền thông dữ liệu
Trong một số hạng mục củathiết bị quang tửCác linh kiện quang tử silicon có khả năng cạnh tranh với các thiết bị tốt nhất trong cùng phân khúc, sẽ được thảo luận bên dưới. Có lẽ điều mà chúng tôi coi là công trình mang tính đột phá nhất trong lĩnh vực này là...truyền thông quang họcĐó là việc tạo ra các nền tảng tích hợp, kết hợp các bộ điều biến, bộ dò, ống dẫn sóng và các thành phần khác trên cùng một chip để giao tiếp với nhau. Trong một số trường hợp, các bóng bán dẫn cũng được bao gồm trong các nền tảng này, cho phép tích hợp bộ khuếch đại, bộ chuyển đổi nối tiếp và phản hồi trên cùng một chip. Do chi phí phát triển các quy trình như vậy, nỗ lực này chủ yếu hướng đến các ứng dụng truyền thông dữ liệu ngang hàng (peer-to-peer). Và vì chi phí phát triển quy trình sản xuất bóng bán dẫn, sự đồng thuận đang nổi lên trong lĩnh vực này là, từ góc độ hiệu suất và chi phí, việc tích hợp các thiết bị điện tử bằng công nghệ liên kết ở cấp độ wafer hoặc chip là hợp lý nhất trong tương lai gần.

Việc có thể chế tạo các chip có khả năng tính toán bằng các thiết bị điện tử và thực hiện truyền thông quang học mang lại giá trị rõ ràng. Hầu hết các ứng dụng ban đầu của quang tử silicon đều nằm trong lĩnh vực truyền thông dữ liệu số. Điều này được thúc đẩy bởi sự khác biệt vật lý cơ bản giữa electron (fermion) và photon (boson). Electron rất phù hợp cho việc tính toán vì chúng không thể cùng tồn tại ở một vị trí tại cùng một thời điểm. Điều này có nghĩa là chúng tương tác mạnh mẽ với nhau. Do đó, có thể sử dụng electron để xây dựng các thiết bị chuyển mạch phi tuyến quy mô lớn – transistor.

Photon có những đặc tính khác nhau: nhiều photon có thể cùng ở một vị trí vào cùng một thời điểm, và trong những trường hợp rất đặc biệt, chúng không gây nhiễu lẫn nhau. Đó là lý do tại sao có thể truyền hàng nghìn tỷ bit dữ liệu mỗi giây qua một sợi quang duy nhất: điều này không được thực hiện bằng cách tạo ra một luồng dữ liệu với băng thông một terabit.

Ở nhiều nơi trên thế giới, cáp quang đến tận nhà (fiber to the home) là mô hình truy cập chiếm ưu thế, mặc dù điều này chưa được chứng minh là đúng ở Hoa Kỳ, nơi nó cạnh tranh với DSL và các công nghệ khác. Với nhu cầu băng thông liên tục tăng, nhu cầu thúc đẩy việc truyền tải dữ liệu hiệu quả hơn thông qua cáp quang cũng đang tăng lên đều đặn. Xu hướng chung trong thị trường truyền thông dữ liệu là khi khoảng cách giảm, giá của mỗi phân đoạn giảm mạnh trong khi khối lượng tăng lên. Không có gì đáng ngạc nhiên, các nỗ lực thương mại hóa quang tử silicon đã tập trung một lượng lớn công việc vào các ứng dụng tầm ngắn, khối lượng lớn, nhắm mục tiêu vào các trung tâm dữ liệu và điện toán hiệu năng cao. Các ứng dụng trong tương lai sẽ bao gồm kết nối tầm ngắn giữa các bo mạch, kết nối tầm ngắn quy mô USB, và thậm chí có thể là giao tiếp giữa các lõi CPU trong tương lai, mặc dù những gì sẽ xảy ra với các ứng dụng giữa các lõi trên một con chip vẫn còn khá mang tính suy đoán. Mặc dù chưa đạt đến quy mô của ngành công nghiệp CMOS, quang tử silicon đã bắt đầu trở thành một ngành công nghiệp quan trọng.