Os diodos serão substituídos em futuros dispositivos de comunicação?

1, revolução material: remodelando o limite de desempenho de semicondutores amplos de banda de banda
Os diodos baseados em silício tradicional - são limitados por propriedades do material e exibem degradação significativa do desempenho em alta - frequência, alta temperatura - e alta - cenários de potência. Os materiais semicondutores de banda larga representados por carboneto de silício (SIC) e nitreto de gálio (GaN) estão se tornando uma direção essencial para atualizar os diodos de comunicação.
Diodo SiC: equilíbrio perfeito entre alta frequência e tensão de suportar
Diodos de barreira shotky sic schottky (SBDS) se destacam no gerenciamento de energia do módulo óptico devido à sua carga de recuperação reversa extremamente baixa (QC) e estabilidade de alta temperatura. No circuito PFC do módulo óptico de 400g, os diodos SiC podem reduzir as perdas de comutação em 60% e suportar a operação de temperatura -} a 175 graus, atendendo aos requisitos de dissipação de calor dos data centers densamente implantados. O mercado global de diodos SiC deve atingir US $ 458 milhões em 2023, com o setor de comunicação óptica representando mais de 30%. É projetado para superar US $ 2,3 bilhões até 2030.
Diodo Gan: uma ferramenta poderosa para processamento de sinal de alta velocidade de alta velocidade
A alta mobilidade eletrônica do material GaN o torna a escolha ideal para a comunicação óptica de frequência -. Em sistemas de transmissão óptica coerentes, os fotodetectores à base de GaN podem aumentar a largura de banda para mais de 100 GHz e suportar a onda única 800G ou até a transmissão 1,6T. Por exemplo, um gan no fotodiodo Si desenvolvido por uma determinada empresa tem uma responsividade de 0,8a/w a um comprimento de onda de 1550Nm, que é 40% maior que os materiais tradicionais de InGaas. Ao mesmo tempo, a corrente escura é reduzida para abaixo de 1NA, melhorando significativamente o sinal - para - relação de ruído.
2, Inovação estrutural: de dispositivos discretos à integração optoeletrônica
Com a evolução dos sistemas de comunicação óptica em direção à miniaturização e ao baixo consumo de energia, a integração de diodos e dispositivos fotônicos tornou -se a chave para os avanços tecnológicos.
Tecnologia de fótons de silício: capacitar a fusão optoeletrônica com processo CMOS
A tecnologia Silicon Photonics alcança -} integração de chip de dispositivos fotônicos e circuitos eletrônicos através da tecnologia CMOS, alterando completamente a arquitetura discreta dos módulos ópticos tradicionais. Por exemplo, um módulo óptico de silício de 400g liberado por uma determinada empresa integra lasers, fotodetectores, moduladores e circuitos de motorista em um chip de 4 mm × 8 mm, reduzindo o consumo de energia em 40% e custa 30% em comparação com soluções tradicionais. Entre eles, o fotodetector adota uma estrutura de diodo PIN e alcança uma alta responsividade de 0,9a/w a um comprimento de onda de 1310nm, otimizando a concentração de doping e a espessura da camada de absorção.
Tecnologia de embalagem 3D CO: quebrando barreiras de embalagem
No módulo óptico de 800g/1.6T, a tecnologia de embalagem 3D CO (CPO) empilha diodos verticalmente com o motor óptico e o chip DSP e atinge a interconexão elétrica através do silício através de orifícios (TSV). Por exemplo, um módulo óptico de CPO desenvolvido por uma determinada empresa combina uma matriz de fotodetector com um chip de TIA através de micro -colisão, reduzindo a capacitância parasitária para abaixo de 0,1pf e suportando 56GBAUD PAM4 transmissão de sinal com uma taxa de erro de bit melhor que 10 ⁻uo.
3, expansão da função: da detecção de sinal à percepção inteligente
O papel dos diodos na comunicação óptica está evoluindo da detecção de sinal passivo para a percepção inteligente ativa.
Array de fotodiodo: alcançando o monitoramento de sinal óptico multidimensional
Em todas as redes ópticas -, as matrizes de fotodiodo podem monitorar parâmetros de tempo real -, como potência óptica, comprimento de onda e estado de polarização dos links de fibra óptica. Por exemplo, um módulo de monitoramento óptico integrado (ISM) lançado por uma determinada empresa usa uma matriz de fotodiodos InGaas de 8 canais, combinada com algoritmos de AI, para localizar com precisão falhas, como flexão de fibra e sujeira do conector, melhorando a operação da rede e a eficiência de manutenção em 80%.
Fotodetector ajustável: suporta gerenciamento dinâmico de comprimento de onda
No sistema de transmissão estendido da banda C+L, os fotodetectores ajustáveis ​​alcançam cobertura dinâmica na faixa de comprimento de onda de 1260-1620nm, ajustando a espessura ou o índice de refração da camada de absorção. Por exemplo, um detector ajustável baseado na tecnologia MEMS desenvolvido por uma determinada empresa possui uma velocidade de ajuste de comprimento de onda de 100nm/ms, suporta comutação perfeita de sistemas 400G na banda C+L e aumenta a capacidade de fibra única em 50%.
4, ameaça alternativa: o desafio da tecnologia quântica e novos dispositivos
Embora os diodos ocupem uma posição central na comunicação óptica, tecnologias emergentes, como comunicação quântica e detecção de fótons únicos, ainda apresentam ameaças em potencial.
FOTODIODO DE DOT Quantum: Capacidade de detecção de nível de fóton único
Os fotodiodos de pontos quânticos podem atingir a detecção de nível de fóton único, regulando o tamanho dos pontos quânticos, fornecendo suporte ao dispositivo principal para comunicação quântica óptica. Por exemplo, um detector de pontos quânticos desenvolvido por uma determinada empresa possui uma taxa de contagem escura inferior a 100Hz a um comprimento de onda de 1550Nm e uma eficiência de detecção de 90%. Foi aplicado em sistemas de distribuição quântica (QKD).
Detector de grafeno: velocidade de resposta de nível de terahertz
Os detectores de grafeno, com suas características zero de bandGAP, têm uma velocidade de resposta teórica de até 1º, excedendo em muito os materiais tradicionais de semicondutores. Por exemplo, um fotodetector de grafeno desenvolvido por uma determinada empresa tem uma responsividade de 0,5a/w na faixa de frequência de 0,3-1,5 THz, fornecendo um dispositivo chave para a comunicação terahertz.
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