បដិវត្តន៍ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពស៊ីលីកុន(Si photodetector)
ឧបករណ៍ចាប់រូបថតស៊ីលីកុនបដិវត្តន៍ (ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពស៊ី) ការសម្តែងលើសពីប្រពៃណី
ជាមួយនឹងភាពស្មុគស្មាញកាន់តែខ្លាំងឡើងនៃគំរូបញ្ញាសិប្បនិមិត្ត និងបណ្តាញសរសៃប្រសាទជ្រៅ ចង្កោមកុំព្យូទ័របានដាក់តម្រូវការខ្ពស់លើទំនាក់ទំនងបណ្តាញរវាង processor អង្គចងចាំ និងថ្នាំងកុំព្យូទ័រ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បណ្តាញនៅលើបន្ទះឈីប និងអន្តរបន្ទះឈីបតាមបែបប្រពៃណីដែលផ្អែកលើការតភ្ជាប់អគ្គិសនីមិនអាចបំពេញតម្រូវការដែលកំពុងកើនឡើងសម្រាប់កម្រិតបញ្ជូន ភាពយឺតយ៉ាវ និងការប្រើប្រាស់ថាមពលនោះទេ។ ដើម្បីដោះស្រាយភាពជាប់គាំងនេះ បច្ចេកវិទ្យាការតភ្ជាប់អុបទិកជាមួយនឹងចម្ងាយបញ្ជូនដ៏វែងរបស់វា ល្បឿនលឿន គុណសម្បត្តិប្រសិទ្ធភាពថាមពលខ្ពស់ ក្លាយជាក្តីសង្ឃឹមនៃការអភិវឌ្ឍន៍នាពេលអនាគតបន្តិចម្តងៗ។ ក្នុងចំណោមពួកគេ បច្ចេកវិទ្យា silicon photonic ផ្អែកលើដំណើរការ CMOS បង្ហាញពីសក្តានុពលដ៏អស្ចារ្យដោយសារតែការរួមបញ្ចូលខ្ពស់ ការចំណាយទាប និងភាពត្រឹមត្រូវនៃដំណើរការ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការសម្រេចបាននូវឧបករណ៍ចាប់រូបភាពដែលមានសមត្ថភាពខ្ពស់នៅតែប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាជាច្រើន។ ជាធម្មតា ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពត្រូវបញ្ចូលសម្ភារៈជាមួយគម្លាតក្រុមតូច ដូចជា germanium (Ge) ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការរកឃើញ ប៉ុន្តែនេះក៏នាំទៅរកដំណើរការផលិតដ៏ស្មុគស្មាញ ការចំណាយកាន់តែខ្ពស់ និងទិន្នផលខុសប្រក្រតី។ ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពស៊ីលីកុនទាំងអស់ដែលបង្កើតឡើងដោយក្រុមស្រាវជ្រាវទទួលបានល្បឿនបញ្ជូនទិន្នន័យ 160 Gb/s ក្នុងមួយប៉ុស្តិ៍ដោយមិនប្រើ germanium ជាមួយនឹងកម្រិតបញ្ជូនសរុបនៃ 1.28 Tb/s តាមរយៈការរចនាឧបករណ៍បំពងសំឡេងមីក្រូរីងពីរប្រកបដោយភាពច្នៃប្រឌិត។
ថ្មីៗនេះ ក្រុមស្រាវជ្រាវរួមគ្នាមួយនៅសហរដ្ឋអាមេរិកបានបោះពុម្ពផ្សាយការសិក្សាប្រកបដោយភាពច្នៃប្រឌិតដោយប្រកាសថាពួកគេបានបង្កើតដោយជោគជ័យនូវ all-silicon avalanche photodiode (ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព APD) បន្ទះសៀគ្វី។ បន្ទះឈីបនេះមានល្បឿនលឿនបំផុត និងមុខងារចំណុចប្រទាក់ photoelectric តម្លៃទាប ដែលត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងសម្រេចបានការផ្ទេរទិន្នន័យច្រើនជាង 3.2 Tb ក្នុងមួយវិនាទីនៅក្នុងបណ្តាញអុបទិកនាពេលអនាគត។
របកគំហើញបច្ចេកទេស៖ ការរចនា resonator microring ទ្វេ
ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពបែបប្រពៃណី ជារឿយៗមានភាពផ្ទុយគ្នាដែលមិនអាចផ្សះផ្សាបានរវាងកម្រិតបញ្ជូន និងការឆ្លើយតប។ ក្រុមស្រាវជ្រាវបានកាត់បន្ថយភាពផ្ទុយគ្នានេះដោយជោគជ័យ ដោយប្រើប្រាស់ការរចនាឧបករណ៍បំពងសំឡេងទ្វេមីក្រូរីង និងទប់ស្កាត់ការនិយាយឆ្លងគ្នារវាងបណ្តាញនានាប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។ លទ្ធផលពិសោធន៍បង្ហាញថា សឧបករណ៍ចាប់រូបភាពស៊ីលីកុនទាំងអស់។មានការឆ្លើយតប 0.4 A/W ចរន្តងងឹតទាបដល់ 1 nA កម្រិតបញ្ជូនខ្ពស់ 40 GHz និងចរន្តអគ្គិសនីទាបបំផុតតិចជាង −50 dB ។ ការសម្តែងនេះគឺអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ចាប់រូបភាពពាណិជ្ជកម្មបច្ចុប្បន្នដោយផ្អែកលើសម្ភារៈ silicon-germanium និង III-V ។
សម្លឹងទៅអនាគត៖ ផ្លូវទៅកាន់ការច្នៃប្រឌិតថ្មីក្នុងបណ្តាញអុបទិក
ការអភិវឌ្ឍន៍ដ៏ជោគជ័យរបស់ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពស៊ីលីកុន មិនត្រឹមតែលើសពីដំណោះស្រាយបែបប្រពៃណីនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងសម្រេចបាននូវការសន្សំប្រាក់ប្រហែល 40% ដោយត្រួសត្រាយផ្លូវសម្រាប់ការសម្រេចបាននូវបណ្តាញអុបទិកល្បឿនលឿន និងតម្លៃទាបនាពេលអនាគត។ បច្ចេកវិទ្យានេះគឺត្រូវគ្នាយ៉ាងពេញលេញជាមួយនឹងដំណើរការ CMOS ដែលមានស្រាប់ មានទិន្នផល និងទិន្នផលខ្ពស់ខ្លាំង ហើយត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងក្លាយជាធាតុផ្សំស្តង់ដារនៅក្នុងវិស័យបច្ចេកវិទ្យា silicon photonics នាពេលអនាគត។ នៅពេលអនាគត ក្រុមស្រាវជ្រាវគ្រោងនឹងបន្តធ្វើឱ្យការរចនាកាន់តែប្រសើរឡើង ដើម្បីធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងបន្ថែមទៀតនូវអត្រាស្រូបយក និងកម្រិតបញ្ជូនរបស់ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពដោយកាត់បន្ថយការប្រមូលផ្តុំសារធាតុ doping និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវលក្ខខណ្ឌនៃការផ្សាំ។ ជាមួយគ្នានេះ ការស្រាវជ្រាវក៏នឹងស្វែងយល់ពីរបៀបដែលបច្ចេកវិទ្យាស៊ីលីកុនទាំងអស់នេះអាចត្រូវបានអនុវត្តចំពោះបណ្តាញអុបទិកនៅក្នុងចង្កោម AI ជំនាន់ក្រោយ ដើម្បីសម្រេចបាននូវកម្រិតបញ្ជូនខ្ពស់ ការធ្វើមាត្រដ្ឋាន និងប្រសិទ្ធភាពថាមពល។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី៣១ ខែមីនា ឆ្នាំ២០២៥