Datan käsittely ja siirtely valon avulla olisi huomattavasti nykyistä sähköistä nopeampaa, mutta optisten linkkien tuominen piirien sisälle on ollut haastavaa. Nyt hollantilaisen Twenten yliopiston tutkijat ovat onnistuneet yhdistämään kaksi eri osaa elektroniikkapiirillä optisella linkillä.
Tutkijoiden mukaan valoyhteys voi esimerkiksi olla turvallinen tapa suuritehoisen elektroniikan ja digitaalisen ohjauslogiikan yhdistämiseen sirulla. Tämä ei kuitenkaan ole tähän asti ollut mahdollista standardeilla piivalmistustekniikoilla.
Twenten yliopiston tohtoriopiskelija Vishal Agarwal kuitenkin onnistui hankkeessa. Hän kehitti erittäin pienen optoerottimen, joka tuo megabittien datayhteyden erittäin energiatehokkaalla tavalla.
Valolähteen ja detektorin integroiminen piirille on kaikkea muuta kuin triviaali hanke. Yleisesti ottaen siihen tarvitaan erikoismateriaaleja, joita ei voida tuoda CMOS-prosessiin. Pii itsessään ei ole hyvä valonlähde. Piipohjainen ledi emittoisi heikosti infrapunavalo piirillä, eikä piidetektori toimi ovin hyvin infrapuna-alueella.
Twenten aiemmassa tutkimuksessa toinen tohtoriopiskelija Satadal Dutta todisti, että parempia tuloksia saadaan yhdistämällä piiledi ”väärällä tavalla”. Tämä johtaa lumivyöryefektiin, joka tuottaa näkyvän valon emittoimisen. Samaan tapaan voidaan valmistaa valodetektori, jossa yksittäinen fotoni voi tuottaa lumivyöryn. Tuloksena on tehokas optinen linkki.
Tutkimuksen perusteella Agarwal suunnitteli väitöstyössään piirin, joka ohjaa lediä ja detektoria parhaalla tavalla optimoiden tehonkulutuksen, nopeuden ja piirin vaatiman alan. Hän joutui ratkaisemaan useita ongelmia: mikä jännite tarvitaan operoimaan lediä ja detektoria? Miten valonlähde ja detektori pitää sijoittaa piirillä?
Tuloksena on optoerotin, joka voidaan täysin toteuttaa CMOS-prosessissa. Sen datanopeus on noin yksi megabitti sekunnissa, jolloin tehonkulutus on mahdollisimman alhainen. Datanopeus riittää jo moniin sovelluksiin, mutta se voidaan Agarwalin mukaan kasvattaa ainakin 10-kertaiseksi.
