ניו-טק מגזין | אוקטובר 2026 | המהדורה הדיגיטלית

מציגה גלאי חדש ברוחב imec בקישור אופטי: 400Gbps 100GHz פס של

IMEC »

נוסף מנגנון Avalanche Photodiode בגלאי הכפלה: שדה חשמלי חזק מאיץ את נושאי המטען, והם עשויים ליצור נושאי מטען . כך גדל Impact Ionization נוספים בתהליך הזרם לפני הגעתו למגבר הקליטה, ובכך מצטמצמת ההשפעה היחסית של הרעש שמקורו באלקטרוניקה. הגלאי אינו מבטל את , Transimpedance Amplifier הצורך במגבר הממיר זרם למתח. אלא שתהליך ההכפלה מוסיף גם רעש משלו. מספר נושאי המטען שנוצרים משתנה באופן . Excess Noise סטטיסטי, תופעה המכונה נוסף על כך, ההכפלה דורשת זמן, והגבר גבוה עלול להגביל את מהירות התגובה. היחס בין Gain - ההגבר לרוחב הפס, המתואר באמצעות , הוא לכן שיקול מרכזי Bandwidth Product . גם זרמי זליגה, מתח הפריצה APD בתכנון וקיבול הגלאי משפיעים על נקודת העבודה הרצויה. היתרון של גרמניום על סיליקון אינה Silicon ו- Germanium הבחירה בשילוב מקרית. סיליקון הוא הבסיס לתהליכי הייצור המקובלים בתעשיית המוליכים למחצה, אך יכולתו לבלוע אור באורכי הגל המשמשים לתקשורת אופטית מוגבלת. גרמניום מתאים

imec הציג מכון המחקר הבלגי 2026 בספטמבר Germanium / Silicon גלאי אופטי חדש מסוג , בעל Ge / Si APD , או Avalanche Photodiode . הגלאי פועל במתח של 100 GHz רוחב פס של , המבטאת 1.8 A / W של Responsivity ומציג 5 V את היחס בין הזרם החשמלי המתקבל לבין ההספק האופטי הנקלט. בהדגמה שבה שולב הגלאי בקישור אופטי הושגה קליטת נתונים , השימוש imec . לפי 400 Gbps בקצב נטו של ברגישות המקלט 3 dB בגלאי אפשר שיפור של בהשוואה לגלאי רגיל. החידוש אינו מתמצה במהירות הגלאי. הוא נוגע לאפשרות לשלב רוחב פס גבוה עם הגבר חשמלי בתוך הרכיב עצמו, שילוב הכרוך בפשרות בין מהירות, רגישות ומתח הפעלה. הגבר פנימי של האות החשמלי במקלט אופטי רגיל, פוטודיודה ממירה את האור המגיע אליה לזרם חשמלי. כאשר פוטון נבלע בחומר מוליך למחצה, הוא עשוי ליצור זוג אלקטרון וחור. השדה החשמלי מפריד בין נושאי המטען ומוביל אותם למגעים החשמליים. בגלאי , הנפוץ בתקשורת אופטית, PIN Photodiode מתבצעת ההמרה ללא הגבר פנימי משמעותי. כאשר ההספק האופטי נמוך, גם הזרם קטן ומעגלי הקליטה נדרשים להתמודד עם אות חלש.

Avalanche Photodiode מסוג Ge / Si גלאי משלב הגבר פנימי של imec שפותח ב האות החשמלי, רוחב פס גבוה ומתח . הפיתוח הודגם בקליטת 5 V הפעלה של , ומציע 400 Gbps נתונים בקצב נטו של כיוון לשיפור רגישות המקלטים האופטיים . AI במרכזי נתונים ל הגידול המהיר בהיקף מערכות הבינה ה המלאכותית מציב דרישות חדשות בפני תשתיות התקשורת במרכזי נתונים. ככל שמספר המאיצים והמעבדים במערכת גדל, נדרשת העברה של כמויות מידע גדולות יותר בין שרתים, מתגים ומערכות חישוב. הקישורים האופטיים נדרשים לפעול בקצבים הולכים וגדלים, בלי להגדיל באותה מידה את צריכת האנרגיה ואת מורכבות המערכת. אחד האתגרים נמצא דווקא בצד הקליטה. הגדלת קצב הנתונים מחייבת גלאים המסוגלים להגיב לשינויים מהירים מאוד באות האופטי, אך במקביל לשמור על רגישות מספקת גם כאשר עוצמת האור המגיעה אליהם נמוכה. רוחב פס גבוה לבדו אינו מספיק: ככל שהאות מהיר יותר, כך גדלה חשיבותם של רעש המקלט, הפסדי האות ומאפייני מעגלי ההגברה.

New-Tech Magazine l 38