تكنولوجيا الاتصالات البيانات الفوتونية السيليكونية

فوتونيات السيليكونتكنولوجيا الاتصالات البيانات
في عدة فئات منالأجهزة الفوتونية، تُنافس مكونات السيليكون الفوتونية أفضل الأجهزة في فئتها، والتي سنناقشها لاحقًا. ولعل ما نعتبره العمل الأكثر تحولًا فيالاتصالات البصريةهو إنشاء منصات متكاملة تدمج المُعدِّلات، والكاشفات، وموجهات الموجات، ومكونات أخرى على نفس الشريحة، وتتواصل فيما بينها. في بعض الحالات، تُضمَّن هذه المنصات أيضًا ترانزستورات، مما يسمح بدمج المُضخِّم، والتسلسل، والتغذية الراجعة على الشريحة نفسها. ونظرًا لتكلفة تطوير هذه العمليات، يُوجَّه هذا الجهد في المقام الأول إلى تطبيقات اتصالات البيانات بين الأقران. ونظرًا لتكلفة تطوير عملية تصنيع الترانزستورات، فإن الإجماع الناشئ في هذا المجال هو أنه من منظور الأداء والتكلفة، من المنطقي في المستقبل المنظور دمج الأجهزة الإلكترونية من خلال تقنية الربط على مستوى الرقاقة أو الشريحة.

هناك قيمة واضحة في إمكانية صنع شرائح قادرة على الحوسبة باستخدام الأجهزة الإلكترونية وإجراء الاتصالات البصرية. وقد ركزت معظم التطبيقات المبكرة لفوتونيات السيليكون على اتصالات البيانات الرقمية. ويعود ذلك إلى الاختلافات الفيزيائية الأساسية بين الإلكترونات (الفرميونات) والفوتونات (البوزونات). تُعد الإلكترونات مثالية للحوسبة، إذ لا يمكن لهما التواجد في نفس المكان في نفس الوقت. وهذا يعني تفاعلهما القوي مع بعضهما البعض. لذلك، من الممكن استخدام الإلكترونات لبناء أجهزة تبديل غير خطية واسعة النطاق - الترانزستورات.

للفوتونات خصائص مختلفة: يمكن للعديد منها التواجد في نفس المكان وفي نفس الوقت، وفي ظروف خاصة جدًا لا تتداخل مع بعضها البعض. لهذا السبب، يُمكن نقل تريليونات البتات من البيانات في الثانية عبر ليف واحد: لا يتم ذلك بإنشاء تدفق بيانات بعرض نطاق ترددي واحد يبلغ تيرابت.

في أنحاء كثيرة من العالم، يُعدّ توصيل الألياف الضوئية إلى المنازل هو النموذج السائد للوصول، مع أن هذا لم يُثبت صحته في الولايات المتحدة، حيث تُنافس تقنية DSL وغيرها من التقنيات. ومع الطلب المُستمر على النطاق الترددي، تتزايد الحاجة إلى نقل بيانات أكثر كفاءة عبر الألياف الضوئية بشكل مُطرد. ويتمثل الاتجاه السائد في سوق اتصالات البيانات في أنه مع تناقص المسافة، ينخفض ​​سعر كل شريحة بشكل كبير بينما يزداد حجمها. وليس من المُستغرب أن تُركّز جهود تسويق فوتونيات السيليكون بشكل كبير على التطبيقات عالية الحجم وقصيرة المدى، مُستهدفةً مراكز البيانات والحوسبة عالية الأداء. وستشمل التطبيقات المُستقبلية الاتصال من لوحة إلى لوحة، والاتصال قصير المدى عبر منفذ USB، وربما حتى الاتصال من نواة إلى نواة وحدة المعالجة المركزية في نهاية المطاف، مع أن مصير تطبيقات الاتصال من نواة إلى نواة على الشريحة لا يزال مُستبعدًا إلى حدٍ ما. ورغم أنها لم تصل بعد إلى نطاق صناعة CMOS، إلا أن فوتونيات السيليكون بدأت تُصبح صناعةً مهمة.