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太原光通信三維光子互連芯片

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2025-07-25

三維光子互連芯片是一種在三維空間內(nèi)集成光學(xué)元件和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光子芯片,它能夠在微納米尺度上實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸、調(diào)制、復(fù)用及交換等功能。相比傳統(tǒng)的二維光子芯片,三維光子互連芯片具有更高的集成度、更靈活的設(shè)計(jì)空間以及更低的信號(hào)損耗,是實(shí)現(xiàn)高速、大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐肫脚_(tái)。在光子芯片中,光信號(hào)損耗是影響芯片性能的關(guān)鍵因素之一。高損耗不僅會(huì)降低信號(hào)的傳輸效率,還會(huì)增加系統(tǒng)的功耗和噪聲,從而影響數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量和處理速度。因此,實(shí)現(xiàn)較低光信號(hào)損耗是提升三維光子互連芯片整體性能的重要目標(biāo)。三維光子互連芯片在高速光通信領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。太原光通信三維光子互連芯片

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三維設(shè)計(jì)允許光子器件之間實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的互連結(jié)構(gòu),如三維光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)、垂直耦合器等。這些互連結(jié)構(gòu)能夠更有效地管理光信號(hào)的傳輸路徑,減少信號(hào)在傳輸過(guò)程中的反射、散射等損耗,提高傳輸效率,降低傳輸延遲。三維光子互連芯片采用垂直互連技術(shù),通過(guò)垂直耦合器將不同層的光子器件連接起來(lái)。這種垂直連接方式相比傳統(tǒng)的二維平面連接,能夠明顯縮短光信號(hào)的傳輸距離,減少傳輸時(shí)間,從而降低傳輸延遲。三維光子互連芯片內(nèi)部構(gòu)建了一個(gè)復(fù)雜而高效的三維光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)不同的數(shù)據(jù)傳輸需求,靈活調(diào)整光信號(hào)的傳輸路徑,實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的高效傳輸和分配。同時(shí),通過(guò)優(yōu)化光波導(dǎo)的截面形狀、折射率分布等參數(shù),可以減少光信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損耗和色散,進(jìn)一步提高傳輸效率,降低傳輸延遲。蘭州光傳感三維光子互連芯片利用三維光子互連芯片,可以明顯降低云計(jì)算中心的能耗,推動(dòng)綠色計(jì)算的發(fā)展。

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三維光子互連芯片的主要在于其光子波導(dǎo)結(jié)構(gòu),這是光信號(hào)在芯片內(nèi)部傳輸?shù)闹饕ǖ馈榱私档托盘?hào)衰減,科研人員對(duì)光子波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的優(yōu)化。一方面,通過(guò)采用高精度的制造工藝,如電子束曝光、深紫外光刻等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了光子波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的精確控制,減少了因制造誤差引起的散射損耗。另一方面,通過(guò)設(shè)計(jì)特殊的光子波導(dǎo)截面形狀和折射率分布,如采用漸變折射率波導(dǎo)、亞波長(zhǎng)光柵波導(dǎo)等,有效抑制了光在波導(dǎo)界面上的反射和散射,進(jìn)一步降低了信號(hào)衰減。

為了進(jìn)一步減少電磁干擾,三維光子互連芯片還采用了多層屏蔽與接地設(shè)計(jì)。在芯片的不同層次之間,可以設(shè)置金屬屏蔽層或接地層,以阻隔電磁波的傳播和擴(kuò)散。金屬屏蔽層通常由高導(dǎo)電性的金屬材料制成,能夠有效反射和吸收電磁波,減少其對(duì)芯片內(nèi)部光子器件的干擾。接地層則用于將芯片內(nèi)部的電荷和電流引入地,防止電荷積累產(chǎn)生的電磁輻射。通過(guò)合理設(shè)置金屬屏蔽層和接地層的數(shù)量和位置,可以形成一個(gè)完整的電磁屏蔽體系,為芯片內(nèi)部的光子器件提供一個(gè)低電磁干擾的工作環(huán)境。三維光子互連芯片的主要在于其獨(dú)特的三維光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

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隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的迅猛發(fā)展,數(shù)據(jù)處理能力已成為衡量計(jì)算系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。二維芯片通過(guò)集成更多的晶體管和優(yōu)化電路布局來(lái)提升并行處理能力,但受限于物理尺寸和功耗問(wèn)題,其潛力已接近極限。而三維光子互連芯片利用光子作為信息載體,在三維空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸和處理,為并行處理大規(guī)模數(shù)據(jù)開(kāi)辟了新的路徑。三維光子互連芯片的主要在于將光子學(xué)器件與電子學(xué)器件集成在同一三維空間內(nèi),通過(guò)光波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸和互連。光波導(dǎo)作為光信號(hào)的傳輸通道,具有低損耗、高帶寬和強(qiáng)抗干擾性等特點(diǎn)。在三維光子互連芯片中,光信號(hào)可以在不同層之間垂直傳輸,形成復(fù)雜的三維互連網(wǎng)絡(luò),從而提高數(shù)據(jù)的并行處理能力。三維光子互連芯片的多層光子互連技術(shù),為實(shí)現(xiàn)高密度的芯片集成提供了技術(shù)支持。上海光傳感三維光子互連芯片價(jià)格

三維光子互連芯片在數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算(HPC)、人工智能(AI)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。太原光通信三維光子互連芯片

三維光子互連芯片較引人注目的功能特點(diǎn)之一,便是其采用光子作為信息傳輸?shù)妮d體。與電子相比,光子在傳輸速度上具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。光的速度在真空中接近每秒30萬(wàn)公里,這一速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電子在導(dǎo)線中的傳輸速度。因此,當(dāng)三維光子互連芯片利用光子進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),其速度可以達(dá)到驚人的水平,遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電子芯片。這種速度上的飛躍,使得三維光子互連芯片在處理高速、大容量的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)時(shí),展現(xiàn)出了特殊的優(yōu)勢(shì)。無(wú)論是云計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理還是人工智能等領(lǐng)域,都需要進(jìn)行海量的數(shù)據(jù)傳輸與計(jì)算。而三維光子互連芯片的高速傳輸特性,能夠極大地縮短數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間,提高數(shù)據(jù)處理效率,從而滿足這些領(lǐng)域?qū)Ω咚?、高效?shù)據(jù)處理能力的迫切需求。太原光通信三維光子互連芯片