Достижения Intel в области кремниевой фотоники

Исследователи корпорации Intel установили мировой рекорд производительности с помощью системы на базе кремниевого лавинного фотодиода.

Исследователи корпорации Intel осуществили очередной прорыв в области кремниевой фотоники (Silicon Photonics), установив мировой рекорд производительности с помощью системы на базе кремниевого лавинного фотодиода (Avalanche Photodetector, APD), обеспечивающего сокращение затрат и повышение быстродействия по сравнению с другими серийно выпускаемыми оптическими устройствами. Результаты исследований опубликованы сегодня в журнале Nature Photonics.

Кремниевая фотоника – перспективная развивающаяся технология, в которой обычный кремний используется для передачи и приема оптической информации между компьютерами и другими электронными устройствами. Эта технология поможет удовлетворить потребности в пропускной способности будущих вычислительных приложений с высокой интенсивностью обработки данных (таких как системы удаленного медицинского обслуживания и реалистичные трехмерные виртуальные миры).

Сверхбыстрая передача данных будет необходимым условием для работы компьютеров будущего, оснащенных многоядерными процессорами. Технология передачи данных на базе кремниевой фотоники также позволит создавать недорогие высокопроизводительные крупносерийные вычислительные системы. Это достижение основано на предыдущих открытиях Intel, таких как высокоскоростные кремниевые модуляторы и гибридные кремниевые лазеры. Совместное использование этих технологий может привести к созданию цифровых устройств совершенно новых типов, обладающих гораздо большей производительностью по сравнению с производительностью устройств, доступных сегодня.

Группа под руководством исследователей Intel разработала кремниевый лавинный фотодиод – исключительно чувствительный фотодетектор, позволяющий обнаруживать световое излучение и усиливать слабые световые сигналы, направленные на кремниевый приемник. При разработке этого устройства APD использовались кремниевые элементы и технологии CMOS. Добротность усилителя допускает работу на частотах до 340 ГГц – это наилучший результат из когда-либо достигнутых на APD. Новое устройство позволяет создавать недорогие оптические линии со скоростью передачи данных 40 Гбит/с и выше. Впервые опытным путем доказано, что технология кремниевой фотоники может обеспечивать более высокое быстродействие по сравнению с быстродействием традиционных, более дорогих оптических материалов, таких как фосфид индия.

В ходе исследования корпорация Intel активно сотрудничала с представителями IT-индустрии и научного сообщества. В финансировании проекта приняло участие Агентство перспективных исследований МО США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA). Разработкой производственного процесса и обработкой материалов занималась компания Numonyx, лидирующий производитель памяти на базе технологий NOR, NAND, RAM, а также энергонезависимой памяти с фазовым переходом.

«Это достижение – хороший пример сотрудничества Intel и Numonyx, – признал Йонатан Уонд (Yonathan Wand), вице-президент Numonyx по производству и директор завода Intel Fab1. – Мы намерены расширять это сотрудничество, чтобы добиться новых научных успехов в области кремниевой фотоники».

Специалисты по лавинным фотодиодам профессор Университета штата Вирджиния Джо Кампбелл (Joe Campbell) и профессор отделения Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Джон Бауэрс (John Bowers) проводили консультации и участвовали в испытаниях. «В этом лавинном фотодиоде используются исключительные возможности кремния для высокочастотного усиления, позволяющие создать оптическую технологию мирового класса, – поделился Бауэрс. – Мы были счастливы участвовать в создании такого устройства и будем продолжать работать вместе с Intel, чтобы реализовать весь потенциал кремниевой фотоники».

По материалам корпорации Intel