Elektronik og optik på en chip

Elektronik og lys går ikke godt sammen på en standard "CMOS 'chip. Det lykkes nu forskeren Satadal Dutta fra University of Twente at indføre en lysforbindelse i hjertet af en halvlederchip. På denne måde kan to kredsløb kan isoleres og stadig kommunikere. Eller:elektronikens og fotonikkens verdener er forbundet.

Det særligt attraktive ved Duttas løsning er, at der ikke er behov for særlige materialer eller fremstillingsprocesser:lyset kommer fra silicium. Lyskilden, detektor og lyskanalen kan laves ved hjælp af den teknologi, der bruges til at lave de elektroniske kredsløb. Fuldt optiske kredsløb er tilgængelige i dag, men de bruger materialer som indiumphosphid og galliumarsenid, som ikke let kan kombineres med CMOS -chipprocesserne, der bruges til halvlederchips, du finder i nutidens smartphones, for eksempel.

Lavine LED

Alternativet ville være:lav en LED -lyskilde af silicium. Og det er problemet:silicium udsender kun en lille smule infrarødt lys, mens en detektor lavet af silicium har brug for synligt lys. De taler og lytter i forskellige bølgelængder. Dutta vælger derfor en bemærkelsesværdig vej ud:Tilslut LED'en omvendt. Ved lave spændinger, der er ingen strøm og lys, men ved en spænding, der er høj nok, der vil være en lille strøm, der forstærker sig selv som en lavine. I denne 'lavine -tilstand, "LED'en overfører synligt lys. Ved hjælp af den samme proces, lysdetektoren, samt lyskanalen derimellem kan laves. Takket være den særlige kamstruktur, som Dutta designet til dette, lyskilden bliver mere ensartet og energieffektiv.

Et optisk link på en chip er en god måde at 'galvanisk' isolere to kredsløb fra hinanden. Dette er ofte nødvendigt i tilfælde, hvor et kredsløb er et lavspændings- og lavstrømskredsløb, mens den anden er et kredsløb med høj effekt. De skal forbindes, men ikke ved at føre ledninger, af sikkerhedshensyn. En klassisk transformer er en mulighed, men en optisk forbindelse bruges også ofte. Indtil nu, dette er en separat 'optokobler, 'som er stor og har begrænset hastighed. Duttas nye løsning er meget mere kompakt som et alternativ:den er i alt det er bare et par snesevis af mikron, og det giver den beskyttelse, der er nødvendig ved højere bithastigheder. Sammenlignet med optiske kanaler i fuldoptiske kredsløb, energiforbruget er relativt højt, da der er en del spredning af lys. På den anden side:design af elektronikken omkring det optiske link på en effektiv måde, mængden af ​​lys, der er nødvendig for en vellykket forbindelse, kan holdes på et minimum.

Alle optiske kredsløb kan blive den "nye elektronik, "siger forudsigelser. I overgangen fra elektroniske til optiske kredsløb, hybrid kredsløb, ligesom den, Dutta designede, kunne spille en vigtig rolle.