AI时代光芯片:核心科技与产业趋势分析
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更新于2024-06-20
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“光芯片行业研究:AI时代‘芯’核心”
在AI时代,光芯片扮演着至关重要的角色,是支撑计算能力发展的基石。光芯片主要负责光电信号的转换,直接影响着光通信系统的效率。在光通信系统中,光信号被用于信息传输,通过光纤媒介,经过发射端的电光转换(由激光器芯片完成)和接收端的光电转换(由探测器芯片完成)。光芯片在光纤接入、4G/5G移动通信网络以及数据中心等领域起到决定性作用,确保信息传输的速度和网络的稳定性。
光芯片根据功能可分为两大类:激光器芯片和探测器芯片。激光器芯片用于发射光信号,将电信号转化为光信号,而探测器芯片则负责接收光信号并将其转化为电信号。激光器芯片按照出光结构又可以细分为面发射芯片(如VCSEL)和边发射芯片(如FP、DFB和EML)。探测器芯片主要包括PIN和APD两种类型,它们在光电转换过程中起着关键作用。
激光器芯片的工作原理基于电转光效应。通过半导体材料(如GaAs、InP或Si)中的电激励源,注入电流激发增益介质,产生激光输出,实现电光转换。边发射激光器芯片(EEL)和面发射激光器芯片(VCSEL)的区别在于谐振腔的构造。EEL的谐振腔位于芯片两侧,激光沿平行于衬底表面的方向发射;而VCSEL的谐振腔垂直于芯片表面,激光垂直发射。
EEL的三种类型——FP、DFB和EML各有不同的应用领域。FP激光器早期出现,适用于低速率短距离传输;DFB激光器通过光栅滤波器实现单纵模输出,适用于高速中长距离传输。直接调制激光器芯片(DML)如FP和DFB,通过调节注入电流来调制信息输出,但这种调制方式可能导致波长漂移和色散,限制了传输距离。
在AI时代,对高带宽、低延迟的需求不断增长,光芯片的重要性日益凸显。光通信技术的进步,尤其是光芯片的技术创新,将直接影响到AI系统的运算效率和数据传输速度。随着5G、云计算和大数据的发展,光芯片行业将迎来更大的发展机遇,同时也面临着技术突破和市场拓展的挑战。
2022-07-01 上传
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