ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്ററുകളുടെ ഭാവി

യുടെ ഭാവിഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്ററുകൾ

ആധുനിക ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഇലക്‌ട്രോ ഒപ്‌റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകൾ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, പ്രകാശത്തിൻ്റെ ഗുണങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെ ആശയവിനിമയം മുതൽ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് വരെയുള്ള പല മേഖലകളിലും ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. ഇലക്‌ട്രോ ഒപ്‌റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ നിലവിലെ നില, ഏറ്റവും പുതിയ മുന്നേറ്റം, ഭാവി വികസനം എന്നിവ ഈ പേപ്പർ ചർച്ച ചെയ്യുന്നു

ചിത്രം 1: വ്യത്യസ്ത പ്രകടനങ്ങളുടെ താരതമ്യംഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്റർനേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് (TFLN), III-V ഇലക്ട്രിക്കൽ അബ്‌സോർപ്‌ഷൻ മോഡുലേറ്ററുകൾ (EAM), ഇൻസേർഷൻ നഷ്ടം, ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം, വലിപ്പം, ഉൽപ്പാദന ശേഷി എന്നിവയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിതവും പോളിമർ മോഡുലേറ്ററുകളും ഉൾപ്പെടെയുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യകൾ.

പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകളും അവയുടെ പരിമിതികളും

സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകൾ നിരവധി വർഷങ്ങളായി ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനമാണ്. പ്ലാസ്മ ഡിസ്പർഷൻ ഇഫക്റ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, അത്തരം ഉപകരണങ്ങൾ കഴിഞ്ഞ 25 വർഷമായി ശ്രദ്ധേയമായ പുരോഗതി കൈവരിച്ചു, ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്ഫർ നിരക്കുകൾ മൂന്ന് ഓർഡറുകൾ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. ആധുനിക സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിത മോഡുലേറ്ററുകൾക്ക് 224 Gb/s വരെ 4-ലെവൽ പൾസ് ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് മോഡുലേഷൻ (PAM4) നേടാനാകും, കൂടാതെ PAM8 മോഡുലേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് 300 Gb/s-ൽ കൂടുതൽ.

എന്നിരുന്നാലും, സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിത മോഡുലേറ്ററുകൾ ഭൗതിക ഗുണങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉത്ഭവിക്കുന്ന അടിസ്ഥാന പരിമിതികളെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്രാൻസ്‌സീവറുകൾക്ക് 200+ Gbaud-ൽ കൂടുതൽ ബോഡ് നിരക്കുകൾ ആവശ്യമായി വരുമ്പോൾ, ഈ ഉപകരണങ്ങളുടെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ആവശ്യം നിറവേറ്റാൻ പ്രയാസമാണ്. സിലിക്കണിൻ്റെ അന്തർലീനമായ ഗുണങ്ങളിൽ നിന്നാണ് ഈ പരിമിതി ഉണ്ടാകുന്നത് - മതിയായ ചാലകത നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് അമിതമായ പ്രകാശനഷ്ടം ഒഴിവാക്കുന്നതിൻ്റെ ബാലൻസ് അനിവാര്യമായ ഇടപാടുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

ഉയർന്നുവരുന്ന മോഡുലേറ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യയും മെറ്റീരിയലുകളും

പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത മോഡുലേറ്ററുകളുടെ പരിമിതികൾ ഇതര സാമഗ്രികളിലേക്കും സംയോജന സാങ്കേതികവിദ്യകളിലേക്കും ഗവേഷണത്തെ നയിച്ചു. പുതിയ തലമുറ മോഡുലേറ്ററുകൾക്ക് ഏറ്റവും പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളിൽ ഒന്നായി തിൻ ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മാറിയിരിക്കുന്നു.നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകൾബൾക്ക് ലിഥിയം നിയോബേറ്റിൻ്റെ മികച്ച സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ പാരമ്പര്യമായി ലഭിക്കുന്നു, ഇവയുൾപ്പെടെ: വിശാലമായ സുതാര്യമായ വിൻഡോ, വലിയ ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് (r33 = 31 pm/V) ലീനിയർ സെൽ കെർസ് ഇഫക്റ്റിന് ഒന്നിലധികം തരംഗദൈർഘ്യ ശ്രേണികളിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും.

ഒരു ചാനലിന് 1.96 Tb/s ഡാറ്റ നിരക്കിൽ 260 Gbaud-ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന മോഡുലേറ്റർ ഉൾപ്പെടെ, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ സമീപകാല മുന്നേറ്റങ്ങൾ ശ്രദ്ധേയമായ ഫലങ്ങൾ നൽകി. CMOS-അനുയോജ്യമായ ഡ്രൈവ് വോൾട്ടേജ്, 100 GHz ൻ്റെ 3-dB ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് എന്നിങ്ങനെയുള്ള സവിശേഷ ഗുണങ്ങൾ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമിനുണ്ട്.

ഉയർന്നുവരുന്ന സാങ്കേതിക ആപ്ലിക്കേഷൻ

ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകളുടെ വികസനം പല മേഖലകളിലും ഉയർന്നുവരുന്ന ആപ്ലിക്കേഷനുകളുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ആർട്ടിഫിഷ്യൽ ഇൻ്റലിജൻസ്, ഡാറ്റാ സെൻ്ററുകൾ എന്നീ മേഖലകളിൽ,ഹൈ-സ്പീഡ് മോഡുലേറ്ററുകൾഅടുത്ത തലമുറയിലെ ഇൻ്റർകണക്ഷനുകൾക്ക് പ്രധാനമാണ്, കൂടാതെ AI കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ 800G, 1.6T പ്ലഗ്ഗബിൾ ട്രാൻസ്‌സീവറുകൾക്കുള്ള ഡിമാൻഡ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. മോഡുലേറ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യയും ഇതിനായി പ്രയോഗിക്കുന്നു: ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ പ്രോസസ്സിംഗ് ന്യൂറോമോർഫിക് കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ഫ്രീക്വൻസി മോഡുലേറ്റ് ചെയ്ത തുടർച്ചയായ വേവ് (FMCW) ലിഡാർ മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ സാങ്കേതികവിദ്യ

പ്രത്യേകിച്ച്, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ കംപ്യൂട്ടേഷണൽ പ്രോസസ്സിംഗ് എഞ്ചിനുകളിൽ ശക്തി കാണിക്കുന്നു, ഇത് മെഷീൻ ലേണിംഗും ആർട്ടിഫിഷ്യൽ ഇൻ്റലിജൻസ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളും ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്ന വേഗതയേറിയ ലോ-പവർ മോഡുലേഷൻ നൽകുന്നു. അത്തരം മോഡുലേറ്ററുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ പ്രവർത്തിക്കാനും സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ലൈനുകളിലെ ക്വാണ്ടം-ക്ലാസിക്കൽ ഇൻ്റർഫേസുകൾക്ക് അനുയോജ്യവുമാണ്.

അടുത്ത തലമുറ ഇലക്‌ട്രോ ഒപ്‌റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകളുടെ വികസനം നിരവധി പ്രധാന വെല്ലുവിളികൾ അഭിമുഖീകരിക്കുന്നു: ഉൽപ്പാദനച്ചെലവും സ്കെയിലും: നേർത്ത-ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകൾ നിലവിൽ 150 എംഎം വേഫർ ഉൽപ്പാദനത്തിൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, ഇത് ഉയർന്ന ചിലവുകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു. ഫിലിം യൂണിഫോമിറ്റിയും ക്വാളിറ്റിയും നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് വ്യവസായത്തിന് വേഫർ സൈസ് വിപുലീകരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. സംയോജനവും കോ-ഡിസൈനും: വിജയകരമായ വികസനംഉയർന്ന പ്രകടന മോഡുലേറ്ററുകൾഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ്, ഇലക്ട്രോണിക് ചിപ്പ് ഡിസൈനർമാർ, EDA വിതരണക്കാർ, ഫൗണ്ടുകൾ, പാക്കേജിംഗ് വിദഗ്ധർ എന്നിവരുടെ സഹകരണം ഉൾപ്പെടുന്ന സമഗ്രമായ കോ-ഡിസൈൻ കഴിവുകൾ ആവശ്യമാണ്. നിർമ്മാണ സങ്കീർണ്ണത: സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിത ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് പ്രക്രിയകൾ നൂതന CMOS ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സിനേക്കാൾ സങ്കീർണ്ണമല്ലെങ്കിലും, സ്ഥിരമായ പ്രകടനവും വിളവും കൈവരിക്കുന്നതിന് കാര്യമായ വൈദഗ്ധ്യവും നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ ഒപ്റ്റിമൈസേഷനും ആവശ്യമാണ്.

AI ബൂം, ജിയോപൊളിറ്റിക്കൽ ഘടകങ്ങൾ എന്നിവയാൽ നയിക്കപ്പെടുന്ന ഈ മേഖലയ്ക്ക് ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ഗവൺമെൻ്റുകൾ, വ്യവസായം, സ്വകാര്യ മേഖല എന്നിവയിൽ നിന്ന് വർദ്ധിച്ച നിക്ഷേപം ലഭിക്കുന്നു, അക്കാദമിയും വ്യവസായവും തമ്മിലുള്ള സഹകരണത്തിന് പുതിയ അവസരങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും നവീകരണത്തെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുമെന്ന് വാഗ്ദാനം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.