Кремниевый фотонный чип — это новый тип интегральной схемы, в которой используются кремниевые материалы и процессы для интеграции оптоэлектронных устройств на одном чипе. Кремниевые оптические чипы в основном состоят из модуляторов, детекторов, пассивных волноводных устройств и т. д. Они могут объединять несколько оптических устройств на одной кремниевой подложке для выполнения таких функций, как генерация, передача, управление и обнаружение оптических сигналов.

Кремниевый фотонный чип — это оптоэлектронная технология крупномасштабной интеграции на основе кремния, которая использует фотоны и электроны в качестве носителей информации. Это может значительно улучшить производительность интегрированных чипов. Это базовая технология поддержки развивающихся отраслей, таких как большие данные, искусственный интеллект и будущая мобильная связь. Его можно широко использовать. В больших центрах обработки данных, 5G, Интернете вещей и других отраслях.

Преимущества кремниевых фотонных чипов

- Высокая интеграция: Кремниевые фотонные чипы используют кремний в качестве подложки интегрированного чипа. Материалы на основе кремния имеют низкую стоимость и хорошую пластичность. Совершенный процесс кремниевой КМОП может использоваться для производства оптических устройств. По сравнению с традиционными решениями, кремниевые фотонные чипы имеют более высокую интеграцию и больше встроенных функций, что способствует улучшению интеграции чипов.

- Большой потенциал для снижения затрат: Традиционные подложки GaAs/InP имеют высокие производственные затраты из-за ограниченного роста материала пластин. В последние годы с дальнейшим улучшением скорости передачи данных потребуются более крупные пластины групп III и V, а стоимость чипов будет еще больше возрастать. По сравнению с полупроводниками групп III и V, материалы на основе кремния имеют более низкую стоимость и могут производиться в больших размерах, что значительно снижает стоимость чипов.

- Превосходные характеристики передачи волновода: кремний прозрачен для диапазона связи 1,1–1,6 мкм (типичная длина волны 1,31 мкм/1,55 мкм) и имеет превосходные характеристики передачи волновода. Кроме того, показатель преломления кремния достигает 3,42, что может образовывать большую разницу показателей преломления с диоксидом кремния, гарантируя, что кремниевые волноводы могут иметь меньший радиус изгиба волновода.

Кремниевые фотонные чипы обладают уникальными преимуществами по размеру, скорости, энергопотреблению и т. д. и могут широко использоваться в оптической связи (5G), центрах обработки данных, искусственном интеллекте (ИИ), медицинских испытаниях, высокопроизводительных вычислениях, автономном вождении, национальных технологиях. оборона и другие области.

- Оптические коммуникации: На кремниевых фотонных чипах можно реализовать высокоскоростные оптические приемопередающие модули для поддержки высокоскоростной передачи информации в центрах обработки данных и инфраструктуре 5G. Некоторые технологические компании выпустили оптические модули 800G на основе кремниевых фотонных чипов.

- Искусственный интеллект (ИИ): кремниевые фотонные чипы обеспечивают высокопроизводительный обмен данными и вычисления, поддерживая быструю работу алгоритмов искусственного интеллекта. Некоторые компании разработали ускорители нейронных сетей на основе кремниевых фотонных чипов.

- Лидар: кремниевые фотонные чипы могут реализовать высокоинтегрированные лазерные передающие и приемные устройства, поддерживающие точное определение дальности и позиционирования в таких сценариях, как автономное вождение и роботы.

- Квантовая связь: кремниевые фотонные чипы могут обеспечивать сложное управление оптическими путями и высокую степень интеграции, а также поддерживать подготовку и манипулирование квантовыми запутанными состояниями.