Современная электроника №4/2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 22 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2021 Интегральная фотоника: перспективы применения в системах связи Рис. 1. Производственный комплекс В статье представлено краткое описание основных направлений и ключевых преимуществ использования технологий интегральной фотоники. Рассмотрены возможности использования фотонной компонентной базы, в том числе AWG мультиплексоров/ демультиплексоров в телекоммуникационных и других стратегически значимых отраслях промышленности. Представлено краткое описание полученных АО «ЗНТЦ» результатов в области разработки и производства фотонных интегральных схем. Анатолий Ковалёв (генеральный директор АО «ЗНТЦ») В современном мире объём передава- емой информации настолько велик, что стандартные системы связи достигли предела и не соответствуют требовани- ям современной индустрии в части обе- спечения необходимого уровня вычис- лений и пропускной способности. По экспертным оценкам, к 2025 году объём всех данных во всем мире соста- вит 163 ЗБ, что в 10 раз больше, чем общий объём данных по состоянию на 2016 год [1]. Подсчитано, что 90% всех дан- ных в мире было создано за послед- ние несколько лет, и их объём растёт экспоненциально. Если бы эти дан- ные записали на CD-диски, то стоп- ка дисков устремилась бы до Луны и смогла бы вернуться обратно [2]. Кро- ме того, на обеспечение функциони- рования Интернета приходится око- ло 10% мировой электроэнергии, при том что потребление энергии каждые 4 года увеличивается в 2 раза. Всё это привело к необходимости разработ- ки новых технологий, превосходящих современные решения, применяемых для производства телекоммуникаци- онных систем и центров обработки данных. Наиболее эффективно решить зада- чи организации систем высокоско- ростной передачи данных позволяет интегральная фотоника. Интегральная фотоника и оптоэлектроника – это объ- единение электроники и оптики, позво- ляющее «принципиально изменить систему передачи данных на расстоя- ниях от миллиметров до тысяч киломе- тров» [3]. Несмотря на то что фотоника является сравнительно молодой отрас- лью, её смело можно считать индустри- ей будущего. Значимость результатов внедрения фотоники может быть сопоставима с изобретением полупроводников. Вне- дрение фотоники позволяет «сохра- нить действие закона Мура, составляю- щего базис развития информационных и коммуникационных технологий» [3]. По прогнозам экспертов, к 2027 году рынок фотонных интегральных схем (ФИС) достигнет $3,3 млрд. С 90-х годов оптическая технология передачи данных широко использует- ся во всём мире для создания телеком- муникационных сетей, сетей переда- чи данных, управления, телеметрии. Европейский союз вкладывает боль- шие средства в развитие фотони- ки. Разработана программа развития фотоники на 2021–2027 годы. Также создан консорциум производителей изделий фотоники и радиофотоники (EPIC), объединяющий более 147 фирм и корпораций. Практически все круп- ные фирмы и корпорации электрон- ной индустрии мира, включая таких гигантов, как Intel и IBM, сформиро- вали научно-исследовательские и научно-производственные кластеры, занимающиеся фотоникой и оптоэ- лектроникой. В США развитие фотоники в основ- ном финансируется за счёт сегмен- та IT Electronics национальной нано- технологической инициативы (NNI). Благодаря данным инструментам под- держки в настоящее время иностран- ными компаниями выпускается широ- кая номенклатура ФИС, позволяющая зарубежным производителям электрон- ной аппаратуры создавать энергоэф- фективные защищённые высокопро- изводительные системы управления, передачи и обработки информации. Исследования по основным направ- лениям в области интегральной фото- ники ведутся во многих лабораториях мира: ● AndrewM. Weiner et al., Ultrafast Optics and Optical Fiber Communications Laboratory, Purdue University, USA; ● Karry Vahala et al., California Institute of Technology; ● Roberto Morandotti et al,, INRS-EMT, Varennes, Quеbec, Canada; ● Yanne K. Chembo et al,, 2FEMTO- ST Institute [CNRS UMR6174], Optics Department, Besancon cedex, France; ● Electro-Optic Materials and Devices Group Lincoln Laboratory (MIT) CША.