FORSV : Forum de Sciences et de Vie

Forum scientifique
 
AccueilAccueil  GalerieGalerie  FAQFAQ  RechercherRechercher  S'enregistrerS'enregistrer  MembresMembres  GroupesGroupes  Connexion  

Partagez | 
 

 La photonique sur silicium

Aller en bas 
AuteurMessage
lgda



Nombre de messages : 4593
Date d'inscription : 08/02/2007

MessageSujet: La photonique sur silicium   Jeu 2 Nov 2017 - 10:25

Salut !

D'après cet article, https://largeur.com/?p=6730 , on se dirige vers une innovation de rupture dans le domaine des processeurs et des transmissions entre ordinateurs.

Je n'ai pas compris grand chose en dehors du concept général de substituer les liaisons Cu par des liaisons optiques.

_________________
Quidquid latine dictum sit, altum videtur

Le Génie Des Alpages  Alpages  Alpages  Alpages  Alpages  Alpages
Revenir en haut Aller en bas
Voir le profil de l'utilisateur
buck



Nombre de messages : 2595
Date d'inscription : 07/02/2007

MessageSujet: Re: La photonique sur silicium   Jeu 2 Nov 2017 - 12:15

On a commence par l'alu, puis on est passe au cuivre. La raison etait la resistance du materiau , le cuivre etant meilleur. Si on diminue la resistance, on a moins de pertes par effet joule, donc moins d'echauffement et donc moins de parasites.

Maintenant on essaie de changer le cuivre par des composes carboniques (le fameux nano fils) car on doit diminuer la taille du contact pour faire des puces toujours plus petites.
Sauf que ca reste toujours resistif ... et dans une puce on a plus de 10km de fils.
D'ou l'interet de faire passer les signaux de maniere optique, on n'a plus de resistance, donc on n'a plus de perte de signal, ni d'echauffement. Tout benef

Or le silicium , la saloperie de materiau que personne n'aime mais qui reste toujours la depuis 40 ans, n'est pas ideal pour transporter les signaux lumineux. Il absorbe les photons dans le domaine visible (jusqu'a 1100nm). C'est bon pour faire des capteurs de lumieres (dans les apn) mais pas top pour transiter les flux lumineux.
On peut utiliser des composes silicium/azote (nitride) en tant que guide d'onde, mais ca absorbe une bonne partie du signal qd meme.
La solution serait d'utiliser des materiaux dit III/V du tableau de Mendeleïev: Indium, Phosphore, Arsenic, Gallium, voir le Germanium. En les combinant correctement on peut deformer les bandes de conductions/valence de maniere a assurer le transport de photons sur une ligne ou un plan.
Le hic c'est le cout en gros 1000x fois plus cher que le silicium....

Autre soucis comment on emet la lumiere?
En effet on a un transistor en silicium qui gere des elecrons (et trous) . Or le silicium peut emettre des photons mais a environ 600nm (dans les rouges) et en tres faible quantite. A titre d'exemple, j'ai essaye recemment de capturer avec mon appareil photo l'emission de photon d'une diode, il m'a fallut des temps de pause de 300secondes (F4 1600iso) pour avoir quelque chose de potable. (si ca marche: https://scontent-vie1-1.xx.fbcdn.net/v/t31.0-8/21765452_10212271127866011_3314510121304552901_o.jpg?oh=458ae3be50d6042e2f374f67aaf48bbc&oe=5AAD5FFB )
Pendant ce temps la diode consommait pas mal (30V, 5mA) ... bref pas top

L'idee serait de reutiliser les materiaux III/V pour emettre de la lumiere. C'est le principe des lasers / vecsel / LED ou on melange idealement ces materiaux en sandwitch pour emettre des photons a une longueur d'onde.
Le soucis va etre la non compatibilite au niveau maillage atomique de ces materiaux et du silicium ... sans compter le cout ...

L'idee de l'oxyde et des trous il faut que je creuse par contre

Revenir en haut Aller en bas
Voir le profil de l'utilisateur
Steph



Nombre de messages : 7908
Date d'inscription : 09/03/2007

MessageSujet: Re: La photonique sur silicium   Jeu 2 Nov 2017 - 14:57

Je comprend bien le problème de l'émission et du transfert mais la réception, elle se fait comment?
Comment est analysé le signal optique dans une puce? On peut faire un photomultiplicateur à l'échelle atomique?
Revenir en haut Aller en bas
Voir le profil de l'utilisateur
buck



Nombre de messages : 2595
Date d'inscription : 07/02/2007

MessageSujet: Re: La photonique sur silicium   Jeu 2 Nov 2017 - 16:25

Steph a écrit:
Je comprend bien le problème de l'émission et du transfert mais la réception, elle se fait comment?
Comment est analysé le signal optique dans une puce? On peut faire un photomultiplicateur à l'échelle atomique?

Ca depend de la longueur d'onde, dans le visible une diode normale fonctionnera (avec qq subtilites technologiques pour ameliorer les choses). J'ai un projet a ce niveau en ce moment avec Phillips notamment (la diode que j'ai decrit plus haut pour emettre, un guide d'onde, et une photodiode au bout. Le signal du guide d'onde est modifie en court de route.
Si on ne cherche qu'une seule gamme de longueur d'onde on mette un filtre a interference au dessus de la photodiode ou on laisse passer 10nm par exemple en gros.
On peut aussi utiliser un autre type de diode, ou on est en avalanche, on a l'effet photomultiplicateur (geiger mode) ou l'effet switch (en claquage), les diodes s'appellent SPAD (single photon avalanche photodiode)
Si on est en IR (au dessus de 1100nm) il y a plusieurs techniques, mais assez peu integrees. Ca passe par des capteurs III-V, de fluorescence, des transformees de Fourier ou des filtres Fabry Perrot. La je pourrais en dire plus d'ici un mois, car je suis charge de faire une revue technologique sur les capteurs et sources IR d'ici fin novembre.

Pour infos on a 2 ou 3 capteurs sur le dernier IphoneX, et mes photodiodes (oui MES) sont sur le capteur ALS.
Revenir en haut Aller en bas
Voir le profil de l'utilisateur
buck



Nombre de messages : 2595
Date d'inscription : 07/02/2007

MessageSujet: Re: La photonique sur silicium   Jeu 2 Nov 2017 - 16:33

Pour l'analyse:
Pour les SPAD: on fait des stats, on rafraichit la diode toutes les x unites de temps, on construit un histogramme (on compile les reponses de plusieurs diodes). Ca permet d'avoir la detection dans le temps d'un signal et donc de faire de la 3D.
Pour les diodes normales, on collecte un courant par unite de temps. Le courant est fonction de l'intensite recue. Ca passe par un convertisseur analogique/logique, puis le signal est traite apres coup.
Revenir en haut Aller en bas
Voir le profil de l'utilisateur
Steph



Nombre de messages : 7908
Date d'inscription : 09/03/2007

MessageSujet: Re: La photonique sur silicium   Jeu 2 Nov 2017 - 17:25

Tout ca dans un microprocesseur? Ou j'ai raté quelque Chose?
(passionnant par ailleurs. Si j'avais été meilleur en math j'aurais aimé être ingénieur)
Revenir en haut Aller en bas
Voir le profil de l'utilisateur
buck



Nombre de messages : 2595
Date d'inscription : 07/02/2007

MessageSujet: Re: La photonique sur silicium   Jeu 2 Nov 2017 - 18:22

Oui on peut les mettre dans un processeur oui. Pas sur les dernieres generations par contre (les finfet sont un peu incompatible avec mes architecture de photodiode).
Mais en general c'est sur un circuit separe. Les proc ARM de l'Iphone est plutot en bas de l'iphone qd nos capteurs sont en haut.
Revenir en haut Aller en bas
Voir le profil de l'utilisateur
Contenu sponsorisé




MessageSujet: Re: La photonique sur silicium   

Revenir en haut Aller en bas
 
La photonique sur silicium
Revenir en haut 
Page 1 sur 1
 Sujets similaires
-
» Les déchets de silicium recyclés en panneaux solaires
» Le silicium
» microscope photonique
» Le cristal photonique, pour des mobiles à l'énergie solaire
» 2016: Propulsion photonique : demain un vaisseau voyagera vers Mars en 3 jours

Permission de ce forum:Vous ne pouvez pas répondre aux sujets dans ce forum
FORSV : Forum de Sciences et de Vie :: Sciences :: Informatique-
Sauter vers: