Tecnologia de comunicação de dados fotônicos de silício

Fotônico de silíciotecnologia de comunicação de dados
Em várias categorias dedispositivos fotônicos, os componentes fotônicos de silício são competitivos com os melhores dispositivos da categoria, que serão discutidos a seguir. Talvez o que consideramos ser o trabalho mais transformador emcomunicações ópticasé a criação de plataformas integradas que integram moduladores, detectores, guias de onda e outros componentes no mesmo chip, comunicando-se entre si. Em alguns casos, transistores também são incluídos nessas plataformas, permitindo que o amplificador, a serialização e a realimentação sejam integrados no mesmo chip. Devido ao custo de desenvolvimento de tais processos, esse esforço é voltado principalmente para aplicações de comunicação de dados ponto a ponto. E devido ao custo de desenvolvimento de um processo de fabricação de transistores, o consenso emergente na área é que, de uma perspectiva de desempenho e custo, faz mais sentido, em um futuro próximo, integrar dispositivos eletrônicos por meio da tecnologia de ligação no nível do wafer ou do chip.

Há um valor óbvio na capacidade de fabricar chips que possam computar usando dispositivos eletrônicos e realizar comunicação óptica. A maioria das primeiras aplicações da fotônica de silício foram em comunicações digitais de dados. Isso se deve a diferenças físicas fundamentais entre elétrons (férmions) e fótons (bósons). Os elétrons são excelentes para a computação porque não podem estar no mesmo lugar ao mesmo tempo. Isso significa que eles interagem fortemente entre si. Portanto, é possível usar elétrons para construir dispositivos de comutação não lineares em larga escala – transistores.

Os fótons têm propriedades diferentes: muitos fótons podem estar no mesmo lugar ao mesmo tempo e, em circunstâncias muito especiais, não interferem uns nos outros. É por isso que é possível transmitir trilhões de bits de dados por segundo através de uma única fibra: isso não é feito criando um fluxo de dados com uma única largura de banda de terabit.

Em muitas partes do mundo, a fibra óptica até a residência é o paradigma de acesso dominante, embora isso não tenha sido comprovado nos Estados Unidos, onde compete com DSL e outras tecnologias. Com a demanda constante por largura de banda, a necessidade de impulsionar a transmissão de dados cada vez mais eficiente por fibra óptica também está crescendo de forma constante. A tendência geral no mercado de comunicação de dados é que, à medida que a distância diminui, o preço de cada segmento diminui drasticamente, enquanto o volume aumenta. Não é de surpreender que os esforços de comercialização da fotônica de silício tenham concentrado uma quantidade significativa de trabalho em aplicações de alto volume e curto alcance, visando data centers e computação de alto desempenho. As aplicações futuras incluirão conectividade placa a placa, conectividade de curto alcance em escala USB e, talvez, até mesmo comunicação núcleo a núcleo da CPU, eventualmente, embora o que acontecerá com as aplicações núcleo a núcleo em um chip ainda seja bastante especulativo. Embora ainda não tenha atingido a escala da indústria de CMOS, a fotônica de silício começou a se tornar uma indústria significativa.