För första gången, Forskare vid University of Twente lyckades koppla samman två delar av ett elektronikchip med en optisk länk på chipet. En ljusanslutning kan vara ett säkert sätt att ansluta en högeffektskomponent och digital styrkrets på ett chip utan en direkt elektrisk länk. Tills nu, dock, en optisk länk var inte möjlig med standard silikonchipsteknik. Vishal Agarwal, en UT Ph.D. studerande, lyckades göra det. Han realiserade en mycket liten optokopplarkrets som levererar en datahastighet på Megabits per sekund på ett energieffektivt sätt.

I "smart power"-chips, högeffektkomponenten kan isoleras från de digitala styrkretsarna. Denna isolering garanterar säker drift i applikationsområden som medicinsk och bilelektronik. Tills nu, sådana optokopplare var skrymmande och skilda från chipet. En on-chip optokopplare har nu realiserats av Vishal Agarwal. Hans optokopplare kan integreras med elektroniken med hjälp av standardchipteknologi (CMOS). Det är cirka 0,008 mm ² i storlek och förbrukar minimalt med energi.

Att integrera en ljuskälla och en ljusdetektor på ett chip är inte trivialt. I allmänhet, Det behövs specialmaterial som inte kan införas i CMOS-processen. Kisel är inte en bra ljuskälla i sig. En kisel-LED på ett chip skulle avge lite infrarött ljus med låg effektivitet, medan en silikondetektor inte fungerar bra med infrarött ljus. Detta är ingen bra utgångspunkt för en optisk anslutning. Tidigare forskning, dock, av UT Ph.D. student Satadal Dutta, bevisat att bättre resultat kan erhållas genom att ansluta kisel-LED "på fel sätt." En lavineffekt resulterar i utsläpp av synligt ljus. På samma sätt, en ljusdetektor kan göras vid vilken en enda foton kan inducera en lavin. Resultatet:en effektiv optisk anslutning.

Principen fungerade. Nu, för Agarwal, utmaningen var att designa en elektronisk krets som styr lysdioden och detektorn på bästa sätt, optimera för energiförbrukning, hastighet och användning av utrymmet på chippet. Till exempel vill han balansera spänningen som behövs för att driva lavinläges-LED (AMLED) och enkelfoton lavindiod (SPAD), vilket resulterar i en bra anslutning utan att slösa ljus. Han måste också bestämma hur ljuskällan och ljusdetektorn ska placeras på chipet, för högsta effektivitet. I sin avhandling, Agarwal kommer med en optokopplare som kan integreras helt i CMOS, med en datahastighet på cirka 1 megabit per sekund och minimal energiförbrukning.