미래의 통신 장치에서 다이오드가 교체됩니까?

1, 재료 혁명 : 와이드 밴드 갭 반도체의 성능 경계를 재구성
기존의 실리콘 - 기반 다이오드는 재료 특성에 의해 제한되며 높은 - 주파수, 높은 - 온도 및 높은 - 전력 시나리오에서 상당한 성능 저하를 나타냅니다. 실리콘 카바이드 (SIC) 및 질화 갈륨 (GAN)으로 대표되는 와이드 밴드 갭 반도체 재료는 통신 다이오드 업그레이드의 핵심 방향이되고 있습니다.
SIC 다이오드 : 고주파수와 견실 전압 사이의 완벽한 균형
SBDS (S SCHOTTKY BARRIER DIODES)는 매우 낮은 역 복구 전하 (QC) 및 고온 안정성으로 인해 광학 모듈 전력 관리에서 뛰어납니다. 400G 광학 모듈의 PFC 회로에서 SIC 다이오드는 스위칭 손실을 60% 줄이고 175도에서 높은 - 온도 작동을 지원하여 밀도가 높은 데이터 센터의 열 소산 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 글로벌 SIC 다이오드 시장은 2023 년에 4 억 5 천 5 백만 달러에이를 것으로 예상되며 광학 통신 부문은 30%이상을 차지할 것으로 예상됩니다. 2030 년까지 23 억 달러를 능가 할 것으로 예상됩니다.
간 다이오드 : 초 고속 신호 처리를위한 강력한 도구
GAN 재료의 높은 전자 이동성은 높은 - 주파수 광학 통신에 이상적인 선택입니다. 일관된 광학 변속기 시스템에서 GAN 기반 광 검출기는 대역폭을 100GHz 이상으로 증가시키고 단일 웨이브 800G 또는 심지어 1.6T 전송을 지원할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 기업에서 개발 한 Si 광도 생성 GAN은 1550nm의 파장에서 0.8A/W의 책임을지고 있으며, 이는 전통적인 Ingaas 재료보다 40% 높습니다. 동시에, 암 전류는 1NA 미만으로 감소하여 신호 -로 - 노이즈 비율을 크게 향상시킵니다.
2, 구조 혁신 : 개별 장치에서 광전자 통합에 이르기까지
광학 통신 시스템이 소형화 및 저전력 소비로 진화함에 따라, 다이오드와 광 장치의 통합은 기술 혁신의 열쇠가되었습니다.
실리콘 광자 기술 : CMOS 프로세스와 함께 광전자 융합의 강화
Silicon Photonics Technology는 CMOS 기술을 통해 Photonic 장치 및 전자 회로의 단일 - 칩 통합을 달성하여 전통적인 광학 모듈의 개별 아키텍처를 완전히 변경합니다. 예를 들어, 특정 엔터프라이즈에서 출시 한 400g 실리콘 광학 모듈은 4mm × 8mm 칩의 레이저, 광 검출기, 변조기 및 드라이버 회로를 통합하여 전력 소비량을 40%, 전통적인 솔루션에 비해 30%를 줄입니다. 그 중에서, 광 검출기는 핀 다이오드 구조를 채택하고 도핑 농도 및 흡수 층 두께를 최적화함으로써 1310nm의 파장에서 0.9a/w의 높은 반응을 달성한다.
3D CO 패키징 기술 : 포장 장벽을 분류합니다
800G/1.6T 광학 모듈에서, 3D CO 패키징 기술 (CPO)은 광학 엔진 및 DSP 칩으로 다이오드를 수직으로 스택하고 구멍 (TSV)을 통해 실리콘을 통해 전기 상호 연결을 달성합니다. 예를 들어, 특정 엔터프라이즈에서 개발 한 CPO 광학 모듈은 마이크로 범프 본딩을 통한 TIA 칩과 광 검출기 어레이를 결합하여 기생 커패시턴스를 0.1PF 미만으로 줄이고 56GBAud PAM4 신호 전송을 10 ℃보다 우수한 비트 오류율로 지원합니다.
3, 기능 확장 : 신호 감지에서 지능형 인식으로
광학 통신에서 다이오드의 역할은 수동 신호 감지에서 활성 지능적 인식으로 발전하고 있습니다.
포토 디오드 어레이 : 다차원 광학 신호 모니터링 달성
모든 - 광 네트워크에서, 포토 디오드 어레이는 광학 전력, 파장 및 섬유 광학 링크의 편광 상태와 같은 실제 - 시간 매개 변수를 모니터링 할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 엔터프라이즈에서 시작한 ISM (Integrated Optical Monitoring Module)은 AI 알고리즘과 결합하여 8 채널 ingaas 포토 다이오드 어레이를 사용하여 광섬유 굽힘 및 커넥터 먼지와 같은 결함을 정확하게 찾아 네트워크 작동을 개선하고 유지 보수 효율성을 80%로 찾습니다.
조정 가능한 광 검출기 : 동적 파장 관리를 지원합니다
C+L 대역 확장 변속기 시스템에서, 조정 가능한 광 검출기는 흡수 층의 두께 또는 굴절률을 조정함으로써 1260-1620nm의 파장 범위에서 동적 커버리지를 달성합니다. 예를 들어, 특정 엔터프라이즈에서 개발 한 MEMS 기술을 기반으로 한 조정 가능한 탐지기는 100Nm/ms의 파장 튜닝 속도를 가지며 C+L 대역에서 400G 시스템의 원활한 스위칭을 지원하고 단일 섬유 용량을 50%증가시킵니다.
4, 대체 위협 : 양자 기술 및 새로운 장치의 도전
다이오드는 광학 통신의 중심 위치를 차지하지만, 양자 통신 및 단일 광자 탐지와 같은 새로운 기술은 여전히 ​​잠재적 인 위협을 초래합니다.
Quantum Dot Photodiode : 단일 광자 수준 감지 기능
양자점 포토 다이오드는 양자점의 크기를 조절하여 광학 양자 통신에 대한 핵심 장치지지를 제공함으로써 단일 광자 수준 검출을 달성 할 수있다. 예를 들어, 특정 기업에서 개발 한 양자점 검출기는 1550nm의 파장에서 100Hz 미만의 어두운 카운트 속도와 90%의 검출 효율을 갖습니다. QKD (Quantum Key Distribution) 시스템에 적용되었습니다.
그래 핀 탐지기 : Terahertz 레벨 응답 속도
밴드 갭 특성이 제로 인 그래 핀 탐지기는 최대 1thz의 이론적 응답 속도를 가지며 전통적인 반도체 재료를 훨씬 능가합니다. 예를 들어, 특정 기업에서 개발 한 그래 핀 광 검출기는 0.3-1.5 THZ의 주파수 범위에서 0.5A/W의 책임을지고 Terahertz 통신을위한 주요 장치를 제공합니다.
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