ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്ററുകളുടെ ഭാവി

ഭാവിഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്ററുകൾ

ആധുനിക ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക് സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകൾ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, പ്രകാശത്തിന്റെ ഗുണങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെ ആശയവിനിമയം മുതൽ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് വരെയുള്ള നിരവധി മേഖലകളിൽ അവ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ നിലവിലെ അവസ്ഥ, ഏറ്റവും പുതിയ മുന്നേറ്റം, ഭാവി വികസനം എന്നിവ ഈ പ്രബന്ധം ചർച്ച ചെയ്യുന്നു.

ചിത്രം 1: വ്യത്യസ്തമായവയുടെ പ്രകടന താരതമ്യംഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്റർഇൻസേർഷൻ നഷ്ടം, ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം, വലുപ്പം, നിർമ്മാണ ശേഷി എന്നിവയുടെ കാര്യത്തിൽ നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് (TFLN), III-V ഇലക്ട്രിക്കൽ അബ്‌സോർപ്ഷൻ മോഡുലേറ്ററുകൾ (EAM), സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത, പോളിമർ മോഡുലേറ്ററുകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യകൾ.

പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകളും അവയുടെ പരിമിതികളും

സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകളാണ് വർഷങ്ങളായി ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനം. പ്ലാസ്മ ഡിസ്‌പർഷൻ ഇഫക്റ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, അത്തരം ഉപകരണങ്ങൾ കഴിഞ്ഞ 25 വർഷത്തിനിടയിൽ ശ്രദ്ധേയമായ പുരോഗതി കൈവരിച്ചു, ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്ഫർ നിരക്കുകൾ മൂന്ന് ഓർഡറുകൾ വർദ്ധിപ്പിച്ചു. ആധുനിക സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത മോഡുലേറ്ററുകൾക്ക് 224 Gb/s വരെ 4-ലെവൽ പൾസ് ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് മോഡുലേഷൻ (PAM4) നേടാൻ കഴിയും, കൂടാതെ PAM8 മോഡുലേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് 300 Gb/s-ൽ കൂടുതൽ പോലും നേടാൻ കഴിയും.

എന്നിരുന്നാലും, സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത മോഡുലേറ്ററുകൾ മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ അടിസ്ഥാന പരിമിതികൾ നേരിടുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്രാൻസ്‌സീവറുകൾക്ക് 200+ Gbaud-ൽ കൂടുതൽ ബോഡ് നിരക്കുകൾ ആവശ്യമായി വരുമ്പോൾ, ഈ ഉപകരണങ്ങളുടെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ആവശ്യം നിറവേറ്റാൻ പ്രയാസമാണ്. ഈ പരിമിതി സിലിക്കണിന്റെ അന്തർലീനമായ ഗുണങ്ങളിൽ നിന്നാണ് ഉണ്ടാകുന്നത് - മതിയായ ചാലകത നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് അമിതമായ പ്രകാശനഷ്ടം ഒഴിവാക്കുന്നതിന്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥ അനിവാര്യമായ ഇടപാടുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

ഉയർന്നുവരുന്ന മോഡുലേറ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യയും വസ്തുക്കളും

പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത മോഡുലേറ്ററുകളുടെ പരിമിതികൾ ബദൽ വസ്തുക്കളിലേക്കും സംയോജന സാങ്കേതികവിദ്യകളിലേക്കും ഗവേഷണം നടത്താൻ കാരണമായി. പുതിയ തലമുറ മോഡുലേറ്ററുകൾക്ക് ഏറ്റവും പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളിൽ ഒന്നായി തിൻ ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മാറിയിരിക്കുന്നു.നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകൾബൾക്ക് ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ മികച്ച സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ പാരമ്പര്യമായി ലഭിക്കുന്നു, അവയിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു: വിശാലമായ സുതാര്യ വിൻഡോ, വലിയ ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് ഗുണകം (r33 = 31 pm/V) ലീനിയർ സെൽ കെർസ് ഇഫക്റ്റിന് ഒന്നിലധികം തരംഗദൈർഘ്യ ശ്രേണികളിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും.

നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ സമീപകാല മുന്നേറ്റങ്ങൾ ശ്രദ്ധേയമായ ഫലങ്ങൾ നൽകിയിട്ടുണ്ട്, ഓരോ ചാനലിനും 1.96 Tb/s ഡാറ്റ നിരക്കിൽ 260 Gbaud-ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു മോഡുലേറ്റർ ഉൾപ്പെടെ. CMOS-അനുയോജ്യമായ ഡ്രൈവ് വോൾട്ടേജ്, 100 GHz-ന്റെ 3-dB ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് തുടങ്ങിയ അതുല്യമായ ഗുണങ്ങൾ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമിനുണ്ട്.

വളർന്നുവരുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രയോഗം

ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകളുടെ വികസനം പല മേഖലകളിലും ഉയർന്നുവരുന്ന ആപ്ലിക്കേഷനുകളുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ആർട്ടിഫിഷ്യൽ ഇന്റലിജൻസ്, ഡാറ്റാ സെന്ററുകൾ എന്നീ മേഖലകളിൽ,ഹൈ-സ്പീഡ് മോഡുലേറ്ററുകൾഅടുത്ത തലമുറയിലെ ഇന്റർകണക്ഷനുകൾക്ക് പ്രധാനമാണ്, കൂടാതെ AI കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ 800G, 1.6T പ്ലഗ്ഗബിൾ ട്രാൻസ്‌സീവറുകൾക്കുള്ള ആവശ്യകത വർധിപ്പിക്കുന്നു. മോഡുലേറ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യ ഇവയിലും പ്രയോഗിക്കുന്നു: ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ പ്രോസസ്സിംഗ് ന്യൂറോമോർഫിക് കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ഫ്രീക്വൻസി മോഡുലേറ്റഡ് കണ്ടിന്യൂസ് വേവ് (FMCW) ലിഡാർ മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ സാങ്കേതികവിദ്യ

പ്രത്യേകിച്ച്, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ പ്രോസസ്സിംഗ് എഞ്ചിനുകളിൽ ശക്തി കാണിക്കുന്നു, ഇത് മെഷീൻ ലേണിംഗിനെയും കൃത്രിമബുദ്ധി ആപ്ലിക്കേഷനുകളെയും ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്ന വേഗതയേറിയ ലോ-പവർ മോഡുലേഷൻ നൽകുന്നു. അത്തരം മോഡുലേറ്ററുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ താപനിലയിലും പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും കൂടാതെ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് ലൈനുകളിലെ ക്വാണ്ടം-ക്ലാസിക്കൽ ഇന്റർഫേസുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാണ്.

അടുത്ത തലമുറ ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകളുടെ വികസനം നിരവധി പ്രധാന വെല്ലുവിളികളെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്നു: ഉൽ‌പാദനച്ചെലവും സ്കെയിലും: നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകൾ നിലവിൽ 150 എംഎം വേഫർ ഉൽ‌പാദനത്തിലേക്ക് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, ഇത് ഉയർന്ന ചെലവിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഫിലിം ഏകീകൃതതയും ഗുണനിലവാരവും നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് വ്യവസായം വേഫർ വലുപ്പം വികസിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. സംയോജനവും സഹ-രൂപകൽപ്പനയും: വിജയകരമായ വികസനംഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള മോഡുലേറ്ററുകൾഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സിന്റെയും ഇലക്ട്രോണിക് ചിപ്പ് ഡിസൈനർമാരുടെയും, ഇഡിഎ വിതരണക്കാരുടെയും, ഫൗണ്ടറുകളുടെയും, പാക്കേജിംഗ് വിദഗ്ധരുടെയും സഹകരണം ഉൾപ്പെടുന്ന സമഗ്രമായ സഹ-രൂപകൽപ്പന കഴിവുകൾ ആവശ്യമാണ്. നിർമ്മാണ സങ്കീർണ്ണത: സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് പ്രക്രിയകൾ നൂതന CMOS ഇലക്ട്രോണിക്‌സിനേക്കാൾ സങ്കീർണ്ണമല്ലെങ്കിലും, സ്ഥിരതയുള്ള പ്രകടനവും വിളവും കൈവരിക്കുന്നതിന് ഗണ്യമായ വൈദഗ്ധ്യവും നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ ഒപ്റ്റിമൈസേഷനും ആവശ്യമാണ്.

AI യുടെ വളർച്ചയും ഭൗമരാഷ്ട്രീയ ഘടകങ്ങളും കാരണം, ലോകമെമ്പാടുമുള്ള സർക്കാരുകൾ, വ്യവസായം, സ്വകാര്യ മേഖല എന്നിവയിൽ നിന്ന് ഈ മേഖലയ്ക്ക് വർദ്ധിച്ച നിക്ഷേപം ലഭിക്കുന്നു, ഇത് അക്കാദമിയയും വ്യവസായവും തമ്മിലുള്ള സഹകരണത്തിന് പുതിയ അവസരങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും നവീകരണം ത്വരിതപ്പെടുത്തുമെന്ന് വാഗ്ദാനം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.