Neden?İnce Filmli Lityum Niobat Aniden.Bu Kadar Popüler Olmak?

Yakın bir süre önce, NVIDIA CEO'su Jensen Huang yeni nesil AI'nınAltyapıİstiyorum.Gereklia)büyük miktarıoptik bağlantıların,bakır KablolarArtık karşılayamıyorum.talep.

Bu alarmcı konuşma değil.

Işığın Dünyasına Giriyoruz

- Evet.hızlı GelişimBilgi teknolojisi,küresel verilerTrafikbüyüyorkatlanarak, vetalepBilgi içinKapasiteveişleme yeteneğidevam ediyoryükselSürücü:ortaya çıkıyor5G iletişimleri, nesnelerin interneti, bulut gibi teknolojilerBilgisayarBüyük.veriler, ve yapay zeka, gelenekselelektronikİletişim sistemlerigittikçebant genişliği sıkıntıları ve yüksek güç ile karşı karşıyatüketimzorluklar.

Optik iletişim teknolojisi, yüksek bant genişliği, düşükkayıpElektromanyetik etkilere karşı bağışıklıkmüdahale, bu zorlukların temel bir çözümü haline geldi.

BuTemelSonraki nesil yapay zekânın nedenAltyapıGereklidirGüveniyorum.Optiksel bağlantılara çok fazla önem veren şey, “bağlantı duvarının”BilgisayarGPU kümelerinin on binlerce hatta yüz binlerce kartına kadar ölçeklendirilmesiyle, tek birkanal verileroranlarıHarekete geçmek Yönüne.224G.katman,bakır Kablolar...sıkıntı çekiyorlar.sınırları uygulanmıştarafındanderietkisi ve dielektrikkayıp,SıkıştırmaOnlarınEtkili iletme mesafeBu da onları ölçeklendirmeyi başaramayacak duruma getiriyor.GereksinimlerÖbür taraftansunucu raflar.

Aynı zamanda, tüm optik bağlantılarazaltmakGüçtüketim herBirim bant genişliği %40'tan fazla, bu da onları en çokumut vericiÇözüm yollarıEnerji-verimlilik krizyapay zeka fabrikalarında.

Lityum Niobat: Bekleyen Bir MalzemeOn yıllarO an için

Elektro-optik modülatörler veya EOM'lar kilit rol oynar.bileşenlerOptiksel iletişim sistemlerinde.anaBu işlevdönüştürve modüleelektrikli sinyalleriOptiksinyalleriPerformansları.doğrudan etkiler- Evet.iletmeHız, güçtüketim,Sinyalkalite veistikrarlıİstanbul'daBütünüyleİletişim sistemi.

Genel olarakoptik fiber iletişim sisteminin yapısı

Lityum niobat veya LiNbO3, kritik bir elektro-optik malzemedir. Mükemmel elektro-optik etkisiyle, nispeten yüksek kırılma indeksi yaklaşık 2.2Yaklaşık olarak 350 nm'den 5 μm'ye kadar geniş bir şeffaflık penceresi ve güçlü kimyasal istikrarı ile, uzun zamandır fotonik toplulukta optik silikon olarak kabul edilmektedir.Lityum niobat elektrooptik modülatörlerde yaygın olarak kullanılmıştır..

Bununla birlikte, lityum niobat sistem düzeyinde vazgeçilmez olmasına rağmen, çip düzeyinde entegrasyon dalgası sırasında neredeyse üç on yıl boyunca büyük ölçüde geride bırakıldı.

Bunun nedeni, geleneksel toplu lityum niobat modülatörlerinin sınırlamalarındadır.Ancak, malzemenin fiziksel özellikleri ve geleneksel işleme teknolojilerinin sınırlamaları nedeniyle, toplu lityum niobat dalga kılavuzları tipik olarak milimetreden santimetreye kadar ölçekte.Bu, optik alan ve elektrik alanı arasındaki etkileşim verimliliğini sınırlıyor., bu da etkili modülasyonun genellikle birkaç volt'tan onlarca volt'a kadar değişen yüksek tahrik voltajları gerektirdiği anlamına gelir.

Ek olarak, büyük cihaz boyutu, silikon fotonik platformlarıyla entegrasyonu zorlaştırır ve çip düzeyinde optoelektronik sistemlerde uygulamasını kısıtlar.Geleneksel işleme yöntemleri de nispeten yüksek dalga kılavuzu iletim kaybı ile sonuçlanır, cihazın verimliliğini ve uzun mesafe iletim performansını daha da sınırlıyor.

Sonuç olarak, silikon fotonik, InP ve SiN gibi platformlar hızla yükselemeye başladı.Lityum niobat bir zamanlar mükemmel bir performans, ancak zayıf ölçeklenebilirlik ve düşük entegrasyon yoğunluğu olan bir malzeme olarak görülürken.

İnce Film Teknolojisi Endüstrinin Tam İhtiyaç Duyduğu Zaman Geldi

Değişiklik, ince film lityum niobat veya TFLN teknolojisinin gelişmesiyle oldu.

İnce filmli lityum niobat, “lityum niobat” izolatör “substrat” heterojen bir yapıya dayanır.Kristal iyon kesme ve kimyasal mekanik cilalama gibi gelişmiş üretim teknikleri ile, tek kristal lityum niobat ince filmleri toplu malzemeden ayrılıp silikon, safir veya silikon dioksit gibi substratlara aktarılabilir.

Toplu lityum niobat ile karşılaştırıldığında, ince filmli lityum niobat, çok daha güçlü optik kısıtlama ile submikron ölçekli dalga kılavuzu yapıları sağlar.Bu, optik ve elektrik alanları arasındaki etkileşim verimliliğini büyük ölçüde arttırır., genellikle onlarca kez, bu sayede sürücü voltajını önemli ölçüde azaltır ve cihaz boyutunu küçültür.

Ek olarak, ince filmli lityum niobatın düşük iletim kaybı, uzun mesafeli fotonik entegre devrelerde ona benzersiz avantajlar sağlar.Silikon tabanlı platformlarla uyumluluğu da heterojen entegre fotonik için yeni bir yol sağlar..

Lityum niobat tek kristal ince film, kaynak: Jinan Jingzheng Electronics Co., Ltd.

Bir teknolojinin popüler olup olmaması kısmen ne kadar iyi olduğuna ve kısmen de çağın ona doğru uygulama talebini verdiğine bağlıdır.

Birkaç önemli performans göstergesine bakıldığında, TFLN'nin 1.6T ve 3.2T döneminde neden agresif bir şekilde benimsendiği açıkça görülüyor:

1. Bant genişliği:Kolayca 100 GHz'i aştı ve 200 GHz'e doğru ilerliyor.
2. Güç tüketimi:Bit başına sadece 10 femtojoule.
3. Sinyal kalitesi:Düşük yerleştirme kaybı, son derece düşük çırpınma ve mükemmel doğrusallık.
4. Çeşitlilik:Tek bir platform elektro-optik, doğrusal olmayan ve kuantum fotonik fonksiyonları destekleyebilir.

Endüstri talebi açısından bakıldığında, yapay zeka bilgisayar gücü patlayıcı bir şekilde büyüyor. Veri merkezi optik bağlantıları hızla 400G'den 800G, 1.6T ve hatta 3.2T'ye yükseltilmektedir.Bu tam da ince filmli lityum niobatın yaratıldığı dönem..

Örneğin, günümüzde çok tartışılan ortak paketlenmiş optik veya CPO'yu ele alalım.CPO, optik motoru ön panel takılabilir modülden doğrudan anahtar çipi veya ASIC ile aynı paket substratına taşırNVIDIA, Spectrum-X ve Quantum serileri için toplu üretim CPO çözümlerinde liderlik ettikten sonra, ölçülen sonuçlar çarpıcıydı: yerleştirme kaybı yaklaşık 22 dB'den yaklaşık 4 dB'ye düştü.Sinyal bütünlüğü yaklaşık 63 kat arttı., ve sistem optik güç verimliliği 5 katına kadar arttı.

Bununla birlikte, CPO sadece mevcut optik modülleri yeni bir konuma taşımakla ilgili değildir.Sıcak koşullar daha da sertleşiyor.Optik motorun içindeki her bileşen fiziksel sınırlarına doğru itiliyor.

Bu yeni kısıtlamalar altında, ince filmli lityum niobat tam olarak doğru zamanda geldi.

Başka bir deyişle, ince filmli lityum niobat sadece daha ince olduğu için değil,Çünkü Yapay Zeka Bilgisayar Altyapısı sonunda TFLN'e ihtiyaç duyduğu seviyeye ulaştı..

Bu yüzden NVIDIA'nın Coherent ve Lumentum gibi şirketlere 4 milyar dolar yatırım yaptığını görüyoruz.Toplamda dünya çapında yüksek kaliteli ince filmli lityum niobat modülatör pazarının yaklaşık% 80'ini oluşturan iki şirket.