ทําไมนิโอเบตลิเดียมหนังบาง ทันใดนั้นเป็น คน ยอด นิยม?

ไม่นานมานี้ เจนเซน ฮวนก์ CEO ของ NVIDIA ระบุว่า AI รุ่นต่อไปโครงสร้างพื้นฐานจะจําเป็นaขนาดใหญ่ จํานวนของอินเตอร์คอนเนคชั่นทางออนไลน์ทองแดง สายเคเบิลไม่สามารถตอบสนองความต้องการ.

นี่ไม่ใช่การพูดที่น่ากลัว

เรา เข้า ไป ใน โลก ของ แสง

กับเร็ว การพัฒนาของเทคโนโลยีข้อมูลทั่วโลก ข้อมูลการจราจรการเติบโตในระดับขั้นต่ําความต้องการสําหรับข้อมูลความจุและการแปรรูป ความสามารถยังคงการเพิ่มขึ้นขับโดยสร้างเทคโนโลยี เช่น การสื่อสาร 5G อินเตอร์เน็ตของสิ่งของ เมฆการคํานวณขนาดใหญ่ข้อมูลและปัญญาประดิษฐ์อิเล็กทรอนิกส์ระบบสื่อสารเพิ่มมากขึ้นการเผชิญหน้ากับขัดขวางความกว้างของวงจรและพลังงานสูงการใช้ปัญหา

เทคโนโลยีการสื่อสารทางออปติก ด้วยข้อดีของความกว้างแบนด์วิทสูงการสูญเสียและความคุ้มกันต่อแรงไฟฟ้าแม่เหล็กการแทรกแซง, ได้กลายเป็นทางแก้ปัญหาสําคัญเหล่านี้

รายการหลักเหตุผลที่ทําให้ AI รุ่นต่อไปโครงสร้างพื้นฐานต้องเชื่อมั่นผนังเชื่อมต่อการคํานวณการใช้พลังงานเป็นอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุด เมื่อ GPU clusters ขยายขนาดเป็นสิบพัน หรือแม้แต่เป็นร้อยพันบัตรช่องทาง ข้อมูลอัตราคือการย้าย ไปทาง224G ที่โรงพยาบาลชั้น,ทองแดง สายเคเบิลเรากําลังตีขั้นต่ํา กําหนดโดยผิวอิทธิพลและดีเอเลคทริกการสูญเสีย,การบดของพวกเขามีประสิทธิภาพ การส่ง ระยะทางสูงต่ํากว่า 2 เมตร ทําให้พวกมันไม่สามารถปรับขนาดได้ความต้องการผ่านเซอร์เวอร์ ราง.

ในขณะเดียวกัน การเชื่อมต่อแบบออปติกทั้งหมดสามารถลดพลังงานการใช้ ต่อความกว้างแบนด์วิทของหน่วยมากกว่า 40% ทําให้พวกเขาเป็นหนึ่งในสัญญากับการแก้ไขปัญหาพลังงาน-ประสิทธิภาพ วิกฤตในโรงงาน AI

นิโอเบต ลิธีียม วัสดุ ที่ คอยทศวรรษสําหรับช่วงเวลาของมัน

เครื่องปรับปรุงไฟฟ้าแสง หรือ EOM เป็นสิ่งสําคัญส่วนประกอบในระบบสื่อสารทางออนไลน์หลักฟังก์ชันคือเปลี่ยนแปลงและปรับปรุงไฟฟ้า สัญญาณเป็นออฟติกสัญญาณการแสดงของพวกเขาโดยตรง ส่งผลรายการการส่งความเร็ว พลังงานการใช้,สัญญาณคุณภาพ และความมั่นคงของทั้งหมดระบบสื่อสาร

โดยรวมโครงสร้างของระบบสื่อสารไฟเบอร์ออปติก

ลิทธิียมไนโอเบท (Lithium niobate) หรือ LiNbO3 เป็นวัสดุไฟฟ้าออปติกที่สําคัญ ด้วยผลไฟฟ้าออปติกที่ดีเยี่ยม2ช่องว่างความโปร่งใสที่กว้างจากประมาณ 350 nm ถึง 5 μm และความมั่นคงทางเคมีที่แข็งแกร่งลิทธิียมไนโอเบทถูกใช้อย่างแพร่หลายในเครื่องปรับแสงไฟฟ้า.

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าลิเดียมไนโอเบทจะจําเป็นในระดับระบบ แต่มันถูกทิ้งไว้ในส่วนใหญ่เป็นเวลาเกือบสามทศวรรษในช่วงคลื่นของการบูรณาการระดับชิป

เหตุ ผล อยู่ ใน ข้อ จํากัด ของ เครื่อง ปรับปรุง ไนโอเบท ลิทธิียม แบบ ขนาด ใหญ่ แบบ ปรับปรุง สัญญาณ ทาง สายแสง โดย ใช้ สนาม ไฟฟ้า เพื่อ ควบคุม ขั้นตอน หรือ ความเข้มข้น ของ แสงอย่างไรก็ตาม, เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุและข้อจํากัดของเทคโนโลยีการแปรรูปที่ปกติ, คู่นําคลื่นไนโอเบทลิเดียมจํานวนมากมักอยู่ในระดับมิลลิเมตรต่อเซนติเมตร.นี่จํากัดประสิทธิภาพการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแสงและสนามไฟฟ้าซึ่งหมายความว่าการปรับปรุงที่มีประสิทธิภาพมักต้องใช้ไฟฟ้าขับเคลื่อนสูง ตั้งแต่หลายโวลต์ถึงหลายสิบโวลต์

นอกจากนี้ ขนาดของอุปกรณ์ขนาดใหญ่ทําให้มันยากที่จะบูรณาการกับแพลตฟอร์มโฟตอนิกซ์ซิลิคอน โดยจํากัดการใช้งานในระบบออปโตอิเล็กทรอนิกส์ระดับชิปวิธีการแปรรูปแบบประเพณียังส่งผลให้การสูญเสียการถ่ายทอดสายคลื่นที่ค่อนข้างสูง, การจํากัดประสิทธิภาพของอุปกรณ์และผลงานการส่งทางไกล

ผลลัพธ์ก็คือ แพลตฟอร์ม เช่น ซิลิคอน โฟตอนิกส์, InP, และ SiN เริ่มขึ้นอย่างรวดเร็วขณะที่ลิเดียมไนโอเบทเคยถูกมองว่าเป็นวัสดุที่มีผลงานที่ดีเยี่ยม แต่มีขนาดที่ไม่ดีและความหนาแน่นของการบูรณาการที่ต่ํา.

เทคโนโลยี หนังบาง มาทันที่ที่อุตสาหกรรมต้องการ

จุดเปลี่ยนได้เกิดขึ้นกับการเจริญเติบโตของเทคโนโลยี ลิทธิียมไนโอเบท (TFLN)

นิโอเบทลิธีียมหนังบางถูกสร้างขึ้นจากโครงสร้างแบบไม่เหมือนกันของ ลาธิียมนิโอเบท หนอน ผืนย่อยผ่านเทคนิคการผลิตที่ทันสมัย เช่น การตัดไอออนคริสตัล และการเคลือบกลไกทางเคมีภาพยนตร์ลักษณะลักษณะลักษณะลักษณะลักษณะลักษณะลักษณะลักษณะลักษณะลักษณะลักษณะ

เมื่อเปรียบเทียบกับลิเดียมไนโอเบทแบบหลากหลาย ลิเดียมไนโอเบทแบบหนังบางสามารถสร้างโครงสร้างนําคลื่นขนาดย่อยไมครอนได้ด้วยการจํากัดทางออปติกที่แข็งแกร่งกว่ามากนี่ทําให้ประสิทธิภาพการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแสงและสนามไฟฟ้าเพิ่มขึ้นมาก, บ่อยครั้งเป็นสิบครั้ง, ทําให้การลดความกระตุ้นการขับเคลื่อนและการลดขนาดของอุปกรณ์

นอกจากนี้ การสูญเสียการถ่ายทอดที่ต่ําของลิเดียมไนโอเบตหนังบางยังทําให้มันมีข้อดีพิเศษในวงจรบูรณาการไฟฟ้าระยะไกลความเหมาะสมกับแพลตฟอร์มที่ใช้ซิลิคอนยังเป็นเส้นทางใหม่สําหรับฟอตอนิกส์บูรณาการที่ไม่เหมือนกัน.

ลิทธิียมไนโอเบท โฟมบางกระจกเดียว แหล่งที่มา: Jinan Jingzheng Electronics Co., Ltd

การที่เทคโนโลยีจะกลายเป็นที่นิยม ขึ้นอยู่กับบางส่วนว่ามันดีแค่ไหน และบางส่วนว่ายุคนี้ให้มันความต้องการการใช้งานที่ถูกต้องหรือไม่

การดูตัวชี้วัดการทํางานหลักหลายอย่างทําให้เห็นได้ชัดว่าทําไม TFLN จึงถูกนํามาใช้อย่างรุนแรงในยุค 1.6T และ 3.2T:

1. ความกว้างแบนด์วิด:เกิน 100 GHz ได้ง่าย และกําลังเคลื่อนย้ายไปยัง 200 GHz
2. การบริโภคพลังงานเพียงสิบ femtojoules ต่อบิต
3. คุณภาพสัญญาณ:ความสูญเสียการใส่ที่ต่ํามาก การกระจายเสียงที่ต่ํามาก และความเป็นเส้นตรงที่ดีเยี่ยม
4. ความหลากหลาย:แพลตฟอร์มเดียวสามารถรองรับฟังก์ชันไฟฟ้า-ออตติก, ไม่เชิงเส้น, และฟอตอนิกส์ควอนตัมได้

จากมุมมองของความต้องการของอุตสาหกรรม พลังการคํานวณของ AI กําลังเติบโตอย่างรวดเร็ว การเชื่อมต่อทางออนไลน์ของศูนย์ข้อมูลกําลังปรับปรุงอย่างรวดเร็วจาก 400G เป็น 800G, 1.6T และแม้ 3.2Tนี่คือยุคที่ นิโอเบทลิเดียมหนังบางถูกสร้างขึ้น.

ยกตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ออนไลน์ที่ใช้ในกระเป๋าสะพายไฟฟ้า หรือ CPO ที่ได้รับการพูดถึงมากในปัจจุบันCPO ย้ายเครื่องยนต์ออปติกจากโมดูล pluggable แผนหน้าโดยตรงบนพื้นฐานแพคเกจเดียวกันกับชิปสวิตช์หรือ ASICหลังจากที่ NVIDIA ได้นําหน้าในการผลิตซัลโว CPO สําหรับซีรีส์ Spectrum-X และ Quantum ของมัน ผลการวัดได้ตกใจ: ความสูญเสียการใส่ลดลงจากประมาณ 22 dB เป็นประมาณ 4 dBความสมบูรณ์แบบของสัญญาณดีขึ้นประมาณ 63 เท่าและประสิทธิภาพพลังงานทางแสงของระบบเพิ่มขึ้นถึง 5 เท่า

อย่างไรก็ตาม CPO ไม่ใช่เพียงแค่เรื่องของ "การย้าย" โมดูลทางออฟติกที่มีอยู่ไปยังสถานที่ใหม่ ปริมาตรของแพคเกจลดลงอย่างมากสภาพความร้อนจะรุนแรงขึ้นและสภาพแวดล้อมไฟฟ้าจะมีความต้องการอย่างมาก ทุกส่วนประกอบภายในเครื่องยนต์ออปติก ถูกผลักดันไปยังขอบเขตทางกายภาพของมัน

ภายใต้ข้อจํากัดใหม่ๆ เหล่านี้ ละเอียดผนังลิเดียมไนโอเบท ได้มาในเวลาที่เหมาะสมแล้ว มันได้พัฒนาจาก "มาตรฐานการทํางาน" เป็น "ความจําเป็นในด้านวิศวกรรม"

หมายความว่า ลิทธิียมไนโอเบทที่มีผนังบาง ได้กลายเป็นที่นิยม ไม่ใช่แค่เพราะมันบางลงแต่เพราะพื้นฐานคอมพิวเตอร์ AI ได้บรรลุถึงระดับที่ต้องการ TFLN เป็นเทคโนโลยีที่สามารถรับน้ําหนักได้.

นี่คือเหตุผลที่เราเห็น NVIDIA ลงทุน 4 พันล้านดอลลาร์ ในบริษัท เช่น คอฮอเรนท์ และ ลูเมนทัมบริษัทสองบริษัทที่รวมกันประกอบด้วยประมาณ 80% ของตลาดโลกของเครื่องปรับลิตยูมไนโอเบทหนังบางระดับสูง.