科学研究人员开发设计出用于云计算技术的高速、低功耗硅锗芯

科学研究人员开发设计出用于云计算技术的高速、低功耗硅锗芯片 纳米科学研究与纳米技术性管理中心的科学研究人员与CEA LETI和意法半导体企业协作,展现了1种高能效的高速硅锗雪崩光电接受器。该器件彻底适配无阻碍半导体技术性和以电信波段规范运作的光纤路由协议。

 


纳米科学研究与纳米技术性管理中心的科学研究人员与CEA LETI和意法半导体企业协作,展现了1种高能效的高速硅锗雪崩光电接受器。该器件彻底适配无阻碍半导体技术性和以电信波段规范运作的光纤路由协议。

因为硅纳米光子技术性成本费低、生产量高、集成化工作能力强,能够考虑、高特性测算机和云服务中成倍提高的通讯要求。为此,因为运用硅晶圆工艺完善的优点,现阶段很多的纳米光子作用早已能够在单芯片上完成。从集成化纳米光子学的初期刚开始,电子光学光检测器就1直处在科学研究前沿。迄今为止,大多数数光检验器运用III-V和IV族原材料类的晶体半导体来搭建光接受器,由于这些原材料被微电子器件工业生产普遍运用。

III-V族化合物(即砷化镓铟[InGaAs]和磷化镓铟[InGaAsP])出示了最完善的立即带隙原材料管理体系,具备健全的光电检测器设计方案和生产制造步骤。但是,III-V检测器遭遇着不容乐观的挑戰,如太高的电压供货、CMOS(互补金属材料空气氧化物半导体)代加工厂外的价格昂贵生产制造或与别的光子服务平台的繁杂混和/异质集成化。相比之下,由硅和锗(IV族原材料)制成的光电检测器现阶段是1种完善的取代计划方案,它运用低成本费和生产制造通用性性,将合乎代工规定的单片集成化在单独芯片上。

硅锗基半导体雪崩光电2极管可将数据信号从光域转换为电域,完成低光输出功率,比一般的金属材料-半导体-金属材料和PIN2极管更具备高灵巧度。雪崩光电2极管针对优秀的高能效和高速运用来讲是最有吸引住力的,由于它运用了內部的倍增增益,使每一个消化吸收的光子能造成好几个光载流子,从而从实质上提高了器件的特性。虽然这般,硅锗雪崩光电检测器也是有其本身的缺陷。必须强电场来起动载流子的倍增,这也会传出过剩的噪音。雪崩器件还遭遇着在较高电压开关电源下工作中的挑戰,而且/或它们只能检验到低到中等的比特率。

在发布在《Optica》上的1项工作中中,纳米科学研究与纳米技术性管理中心-C2N(CNRS/巴黎萨克雷大学)的科学研究人员与CEA LETI和意法半导体协作,在流行电信波长下完成了40 Gbps的片上数据信号检验。这得益于完成了具备成本费效益和CMOS适配的雪崩光电2极管与异质构造的硅锗结。

硅锗雪崩光电2极管是在CEA LETI的清洁室设备中应用单片集成化的对外开放式光子服务平台和传统式的CMOS专用工具生产加工而成的。以便充足量化分析光电特性,依靠试验室在电子光学高频试验层面的专业技能,在C2N对生产制造的器件开展了表征。雪崩光电检测器实质上是简易的异构造PIN2极管,用低于10V的偏置电压驱动器。其优异的光电特性的重要是具备亚 m结面积的紧凑型型PIN2极管。PIN 2极管得益于在异质构造的硅锗页面上产生的明显部分冲击性电离全过程。

光电2极管的小型化电气设备构造运用了硅的独特低噪音特点,部分雪崩倍增有助于抑止寄生的过多噪音,这要归功于死区效用。反过来,这又能完成优秀的片上光子接受器,在商业服务电信波长下另外完成高速、低噪音和环保节能的实际操作。結果,在传送比特率32 Gbps和40 Gbps的状况下,各自测得可靠的输出功率灵巧度为⑴3 dBm和⑴1 dBm。

这些結果为芯片级纳米光子学在当代光电和通讯行业带来了机会。因而,光接受器在数据信息传送系统软件中也是有运用,包含数据信息管理中心、和高测算服务器,或芯片级互连这些。

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