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  • 作家相片LJ Chen

新一代電腦:矽之後的下一步?鈣鈦礦光電積體電路(OEICs)的潛力

數十年來,科技行業一直在不斷改進硬體功能。然而,摩爾定律-即電晶體的大小每兩年縮小一半的原則-已經處於風險之中,一旦將電晶體縮小到單位數奈米水平,使矽材料吸引人的特性會分解,這意味著結束了微型化或需要轉向使用新材料。科學家歸納及研究12種材料或技術可以延長摩爾定律 (1):

  1. 極紫外光微影技術 (EUV lithography)

  2. 真空管 (Vacuum tubes)

  3. 石墨烯 (Graphene)

  4. 碳納米管 (Carbon nanotubes)

  5. Stanene和其他二維材料 (Stanene and 2D materials)

  6. 鑽石 (Diamonds)

  7. 量子計算 (Quantum computing)

  8. 鈣鈦礦材料 (Perovskite)

  9. 電子血液 (Electronic blood)

  10. 神經電子學 (Neuroelectronics)

  11. 生物計算機 (Biological computers)

  12. 生物可降解微晶片 (Biodegradable microchips)


最近,兩個研究項目正在引起關注,它們有可能改變未來的電腦計算及通訊方式。其中一個是MIT的“光子”芯片 (2),另一個是鈣鈦礦的應用,特別是在太赫茲光譜中的應用 (3)。MIT的“光子”芯片是一種使用光代替電的新趨勢。該芯片使用光子而不是電子來處理數據。這種新技術可以提高速度,同時減少能源的消耗。傳統的電子元件需要通過電子流進行數據傳輸,而這種流量限制了速度和效率。相比之下,光子芯片使用光子流進行數據傳輸,速度可以提高到更高的水平。


另一個引起關注的項目是鈣鈦礦的應用,尤其是在太赫茲光譜中的應用。太赫茲光譜的帶寬可以比典型手機使用的2.4 GHz頻率提高1000倍。這種應用是通過使用鈣鈦礦來傳輸數據。鈣鈦礦是一種具有獨特晶體結構的材料,它具有優良的光電特性。這種材料可以用來創建高效的太陽能電池、LED和光電探測器等設備。透過這些設備,太赫茲光譜傳輸可以帶來比傳統手機更快的數據速度和更大的帶寬。


除此之外,鈣鈦礦也被用於光電積體電路(OEICs)的發展,OEICs是一種電子設備,它將基於鈣鈦礦的光電元件集成到一個單一的基板上。OEICs將電子和光學的特性結合在一起,可以實現高速度和低能量消耗的信息處理和通訊。OEICs的研究應用可以將信息處理和通訊技術提高到更高的水平,並且具有更低的功耗,因此在未來可能會在各種行業中得到廣泛的應用。OEICs的發展也是未來光電積體電路發展的方向之一,可以為電子設備和通信系統的製造帶來更多的可能性。然而,OEICs的研究和應用仍面臨一些挑戰,例如如何提高積體度和制造成本,如何解決積體電路元件之間的耦合等等。


總體而言,隨著光通訊技術和光電積體電路的發展,未來可以期待更高速、更節能、更便捷的數據傳輸和信息處理技術的出現,將為人類的生活和工作帶來更多的便利和可能性。


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