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新型納米LED:效率提升千倍,,讓芯片更快速

2020-08-14
來源:21ic

       全球范圍內,數據通信量呈指數級增長,,芯片之內或者之間的電子數據連接,,越來越成為瓶頸因素,。然而,光學通信成為電子通信的新的替代品,,但光學數據連接需要良好的納米光源,,這種資源十分缺乏的,。

  

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  現在,埃因霍芬理工大學(TU/e)的科學家們發(fā)明了一種納米LED光源,,比同類產品效率高1000倍,,控制的數據傳輸率達每秒千兆比特??茖W家們在《自然通信》雜志上在線發(fā)表了這一研究,。

  挑戰(zhàn)

  隨著電線逼近其效率極限,光學連接例如玻璃纖維,,越來越多取代電線成為新的數據通信標準,。在更長距離的通信中,差不多所有的數據通信都是光學的,。計算機系統(tǒng)和芯片也一樣,,其數據通信量的增長是呈指數級的,但是通信仍然是電子的,,所以這樣越來越成為制約數據通信的瓶頸因素,。

  因為芯片所消耗的能量的大部分來源于這些連接(“信號連接”),全球許多科學家正在致力于研發(fā)光學(光子的)內部連接,。光學方案中最重要的部分,,就是將數據轉化為光信號的光源,它的尺寸必須足夠小,,以適配芯片微觀結構的需求,。

  同時,輸出容量和效率也必須很好,。特別是效率,,這一項非常具有挑戰(zhàn)性。因為功率達納瓦或者微瓦的小型光源,,迄今為止,,效率都顯得十分不足。

  更低光線損耗

  埃因霍芬理工大學的研究人員,,開發(fā)了一種尺寸在幾百納米的發(fā)光二極管(LED),,集成了能夠傳輸光信號光學通路(波導)。這種納米級的 LED,,效率是現有最佳同類產品的1000倍,。同時,研究人員在光源和波導之間耦合質量上,,取得了特殊的進展,,使得光線更少損失,更多的光線得以進入波導,。

  這種新型納米LED的效率目前在0.01%到1%之間,,但是研究人員希望能夠憑借新的生產方法,,很快地提高這一數據。

  磷化銦薄膜

  這種新型納米LED的另外一項關鍵特性,,就是可以集成到硅基片中,,位于一層磷化銦薄膜上。硅是芯片制造的基本材料,,但是并不適合光源,,然而磷化銦卻比較適合。更進一步地說,,測試顯示這種新材料可以迅速地將電信號轉變?yōu)楣庑盘?,可以控制的數據速度達每秒幾千兆比特。

  可行性

  埃因霍芬理工大學的研究人員相信他們的納米LED,,是一種切實可行的解決方案,,將可以應對芯片日益增長數據通信需求。

  然而,,他們也對于前景感到謹慎,,這項開發(fā)目前尚未達到可以工業(yè)級生產的標準,量產的技術仍然需要進一步開發(fā),。


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