Comment les diodes évolueront-elles dans les systèmes de communication optique?

1, révolution des matériaux: remodeler la limite de performance des semi-conducteurs de bande interdite larges
Les diodes basées sur le silicium traditionnel - sont limitées par les propriétés des matériaux et éprouvent une dégradation significative des performances dans une vitesse élevée -, des scénarios de puissance élevés - et des scénarios de puissance élevés -. Les matériaux semi-conducteurs larges de bandes larges représentés par le carbure de silicium (SIC) et le nitrure de gallium (GAN) deviennent une direction clé pour la mise à niveau des diodes de communication optique.
Diode SIC: équilibre parfait entre la haute fréquence et la tension avec
Les diodes de barrière SIC Schottky (SBDS) excellent dans la gestion de la puissance des modules optiques en raison de leur charge de récupération inverse extrêmement faible (QC) et de la stabilité à haute température. Par exemple, dans le circuit PFC (Correction du facteur de puissance) d'un module optique 400G, les diodes SIC peuvent réduire les pertes de commutation de 60% et prendre en charge le fonctionnement élevé de la température - à 175 degrés, répondant aux exigences de dissipation de chaleur des centres de données densément déployés. Selon les études de marché, le marché mondial des diodes SIC devrait atteindre 458 millions de dollars en 2023, le secteur de la communication optique représentant plus de 30%. Il devrait dépasser 2,3 milliards de dollars d'ici 2030.
Diode Gan: un outil puissant pour le traitement du signal ultra à grande vitesse
La mobilité électronique élevée du matériau GaN en fait un choix idéal pour la communication optique de fréquence élevée -. Dans les systèmes de transmission optique cohérents, les photodétecteurs à base de GaN peuvent augmenter la bande passante à plus de 100 GHz et prendre en charge une transmission à onde unique 800g ou même 1,6 t. Par exemple, un GaN sur la photodiode SI développé par une certaine entreprise a une réactivité de 0,8a / W à une longueur d'onde de 1550 nm, ce qui est 40% plus élevé que les matériaux ingaas traditionnels. Dans le même temps, le courant obscur est réduit à moins de 1NA, améliorant considérablement le rapport de bruit signal - à -.
2, Innovation structurelle: des dispositifs discrets à l'intégration optoélectronique
Avec l'évolution des systèmes de communication optique vers la miniaturisation et la faible consommation d'énergie, l'intégration des diodes et des dispositifs photoniques est devenue la clé des percées technologiques.
Technologie des photons en silicium: autonomiser la fusion optoélectronique avec le processus CMOS
La technologie photonique de silicium réalise l'intégration de puces unique - des appareils photoniques et des circuits électroniques via la technologie CMOS, modifiant complètement l'architecture discrète des modules optiques traditionnels. Par exemple, un module optique de silicium 400G libéré par une certaine entreprise intègre des lasers, des photodétecteurs, des modulateurs et des circuits de pilote sur une puce 4 mm × 8 mm, réduisant la consommation d'énergie de 40% et coûte de 30% par rapport aux solutions traditionnelles. Parmi eux, le photodétecteur adopte une structure de diode PIN et atteint une réactivité élevée de 0,9a / W à une longueur d'onde de 1310 nm en optimisant la concentration de dopage et l'épaisseur de la couche d'absorption.
Technologie d'emballage 3D CO: décomposer les barrières d'emballage
Dans le module optique 800g / 1,6t, la technologie de l'emballage 3D CO (CPO) empile les diodes verticalement avec le moteur optique et la puce DSP, et atteint l'interconnexion électrique via le silicium via des trous (TSV). Par exemple, un module optique CPO développé par une certaine entreprise combine un réseau de photodétecteur avec une puce TIA (amplificateur de transimpédance) à travers la liaison micro-bosses, réduisant la capacité parasite à moins de 0,1 pf et supportant la transmission du signal PAM4 de 56 GoAd avec un taux d'erreur de bits mieux que 10 ⁻¹⁵.
3, Expansion de la fonction: de la détection du signal à la perception intelligente
Le rôle des diodes dans la communication optique passe de la détection passive du signal à la perception intelligente active.
Tableau de photodiode: réalisation de la surveillance du signal optique multidimensionnel
Dans tous les réseaux optiques -, les réseaux de photodiode peuvent surveiller les paramètres de temps réel - tels que la puissance optique, la longueur d'onde et l'état de polarisation des liaisons à fibre optique. Par exemple, un module de surveillance optique intégré (ISM) lancé par une certaine entreprise utilise un réseau de photodiode Ingaas à 8 canaux, combiné avec des algorithmes d'IA, pour localiser avec précision les défauts tels que la flexion des fibres et la saleté du connecteur, l'amélioration du fonctionnement du réseau et l'efficacité de maintenance de 80%.
Photodétecteur accordable: prend en charge la gestion de la longueur d'onde dynamique
Dans le système de transmission étendu de la bande C + L, les photodétecteurs accordables atteignent une couverture dynamique dans la plage de longueur d'onde de 1260-1620 nm en ajustant l'épaisseur ou l'indice de réfraction de la couche d'absorption. Par exemple, un détecteur accordable basé sur la technologie MEMS développé par une certaine entreprise a une vitesse de réglage de la longueur d'onde de 100 nm / ms, prend en charge la commutation transparente des systèmes 400G dans la bande C + L et augmente la capacité de fibre unique de 50%.
4, Collaboration de la chaîne industrielle: évolution des appareils à l'écologie
L'évolution des diodes ne peut être séparée de l'innovation collaborative des chaînes industrielles en amont et en aval.
Fournisseur de matériaux: percer le goulot d'étranglement de grands substrats de taille -
La mise à niveau des substrats SIC de 4 pouces à 8 pouces peut augmenter la production de plaquettes uniques de 4 fois et réduire les coûts de 60%. Une certaine entreprise a atteint une production de masse de 8 -} pouces de substrats SIC avec un taux de rendement supérieur à 90%, jetant les bases de l'application à grande échelle de diodes de communication optique.
Fabricants d'équipement: promouvoir l'amélioration de l'écosystème photonique en silicium
La précision des équipements clés tels que les machines de lithographie et les machines de gravure a été améliorée au niveau sub nanomètre, soutenant la réduction de la taille des caractéristiques des puces optiques en silicium à moins de 90 nm. Par exemple, une entreprise a publié une machine à lithographie Photon EUV silicium qui peut contrôler la largeur de ligne des dispositifs de photons dans les 30 nm, permettant à la vitesse de réponse des photodétecteurs de dépasser 200 GHz.
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