Разрабатывается новый лазер для оптоэлектроники

Внедрение оптической передачи данных в кремниевую электронику способно заметно поднять её энергоэффективность.

Вивек Кришнамурти (Vivek Krishnamurthy), представляющий Институт хранения информации сингапурского Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR), вместе с коллегами работает над лазером на микросхеме, демонстрирующей меньшее энергопотребление и по эффективности превосходящей все существующие аналоги.

Удастся ли оптоэлектронике повысить скорость передачи данных между микросхемами? (Фото HTDS.)

Идея интеграции лазеров в кремниевую микроэлектронику давно витает в воздухе. Оптическая передача данных на дистанциях от нескольких микрометров (внутри самих микросхем) до сотен метров (в дата-центрах) энергетически эффективнее обычных шин, поскольку процедура переноса информации в микросхеме сопровождается большим расходом энергии на преодоление электрического сопротивления. Поглощение же в оптической системе передачи данных на расстояниях менее одного километра довольно мало, но источник такой оптической информации (лазер) выступает здесь важным ограничивающим фактором.

Особенно это касается переноса информации на малые дистанции, да и лазеры на кремнии выглядят не лучшим образом, поскольку кремний — плохой источник вынужденного излучения. Поэтому ранее учёные пытались использовать для создания интегрированных в микросхему лазеров плёнки фосфида иридия, прикрепляемые к кремниевой пластине.

Проведя моделирование передачи сигнала на малые расстояния, группа г-на Кришнамурти пришла к выводу, что оптимальным вариантом будет передача светового сигнала через кремний, в который свет придётся предварительно вводить посредством оптических каналов. Несмотря на то что такая схема предполагает появление в оптоэлектронной схеме промежуточного звена, потребление энергии при передаче информации всё равно сократится примерно в 3–4 раза по сравнению с существующими методами, дополнительно снизив тепловую нагрузку на оборудование.

Исследователи уже начали экспериментальную проверку подобного лазера на плёнке из фосфида иридия.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале IEEE Photonics Technology Letters.

Подготовлено по материалам A*STAR. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.