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新型纳米LED:效率提升千倍,让芯片更快速!

类别:行业动态  

全球范围内,数据通信量呈指数级增长,芯片之内或者之间的电子数据连接,越来越成为瓶颈因素。然而,光学通信成为电子通信的新的替代品,但光学数据连接需要良好的纳米光源,这种资源十分缺乏的。

现在,埃因霍芬理工大学(TU/e)的科学家们发明了一种纳米LED光源,比同类产品效率高1000倍,控制的数据传输率达每秒千兆比特。科学家们在《自然通信》杂志上在线发表了这一研究。

挑战

随着电线逼近其效率极限,光学连接例如玻璃纤维,越来越多取代电线成为新的数据通信标准。在更长距离的通信中,差不多所有的数据通信都是光学的。计算机系统和芯片也一样,其数据通信量的增长是呈指数级的,但是通信仍然是电子的,所以这样越来越成为制约数据通信的瓶颈因素。

因为芯片所消耗的能量的大部分来源于这些连接(“信号连接”),全球许多科学家正在致力于研发光学(光子的)内部连接。光学方案中最重要的部分,就是将数据转化为光信号的光源,它的尺寸必须足够小,以适配芯片微观结构的需求。

同时,输出容量和效率也必须很好。特别是效率,这一项非常具有挑战性。因为功率达纳瓦或者微瓦的小型光源,迄今为止,效率都显得十分不足。

更低光线损耗

埃因霍芬理工大学的研究人员,开发了一种尺寸在几百纳米的发光二极管(LED),集成了能够传输光信号光学通路(波导)。这种纳米级的 LED,效率是现有最佳同类产品的1000倍。同时,研究人员在光源和波导之间耦合质量上,取得了特殊的进展,使得光线更少损失,更多的光线得以进入波导。

这种新型纳米LED的效率目前在0.01%到1%之间,但是研究人员希望能够凭借新的生产方法,很快地提高这一数据。

磷化铟薄膜

这种新型纳米LED的另外一项关键特性,就是可以集成到硅基片中,位于一层磷化铟薄膜上。硅是芯片制造的基本材料,但是并不适合光源,然而磷化铟却比较适合。更进一步地说,测试显示这种新材料可以迅速地将电信号转变为光信号,可以控制的数据速度达每秒几千兆比特。

可行性

埃因霍芬理工大学的研究人员相信他们的纳米LED,是一种切实可行的解决方案,将可以应对芯片日益增长数据通信需求。

然而,他们也对于前景感到谨慎,这项开发目前尚未达到可以工业级生产的标准,量产的技术仍然需要进一步开发。