Por primera vez, Los investigadores de la Universidad de Twente lograron conectar dos partes de un chip electrónico mediante un enlace óptico integrado en el chip. Una conexión de luz podría ser una forma segura de conectar un componente de alta potencia y un circuito de control digital en un chip sin un enlace eléctrico directo. Hasta ahora, sin embargo, un enlace óptico no era posible utilizando tecnología de chip de silicio estándar. Vishal Agarwal, un doctorado en UT estudiante, logró hacerlo. Se dio cuenta de un circuito optoacoplador muy pequeño que entrega una velocidad de datos de Megabits por segundo de una manera energéticamente eficiente.

En chips de 'potencia inteligente', el componente de alta potencia se puede aislar de los circuitos de control digital. Este aislamiento garantiza un funcionamiento seguro en áreas de aplicación como la electrónica médica y automotriz. Hasta ahora, estos optoacopladores eran voluminosos y estaban separados del chip. Vishal Agarwal ha fabricado ahora un optoacoplador en chip. Su optoacoplador se puede integrar con la electrónica utilizando tecnología de chip estándar (CMOS). Mide aproximadamente 0,008 mm ² de tamaño y consume un mínimo de energía.

La integración de una fuente de luz y un detector de luz en un chip no es trivial. En general, Se necesitan materiales especiales que no se pueden introducir en el proceso CMOS. El silicio no es una buena fuente de luz por sí solo. Un LED de silicio en un chip emitiría algo de luz infrarroja con baja eficiencia, mientras que un detector de silicio no funciona bien con luz infrarroja. Este no es un buen punto de partida para una conexión óptica. Investigación previa, sin embargo, por UT Ph.D. estudiante Satadal Dutta, demostró que se pueden obtener mejores resultados conectando el LED de silicio "de manera incorrecta". Un efecto de avalancha provoca la emisión de luz visible. Del mismo modo, se puede fabricar un detector de luz en el que un solo fotón puede inducir una avalancha. El resultado:una conexión óptica eficiente.

El principio funcionó. Ahora, para Agarwal, el desafío fue diseñar un circuito electrónico que controle el LED y el detector de la mejor manera, optimizar el consumo de energía, velocidad y uso del espacio en el chip. Por ejemplo, quiere equilibrar el voltaje necesario para operar el LED de modo de avalancha (AMLED) y el diodo de avalancha de fotón único (SPAD), resultando en una buena conexión sin desperdiciar luz. También necesita determinar cómo colocar la fuente de luz y el detector de luz en el chip, para la máxima eficiencia. En su tesis, Agarwal presenta un optoacoplador que se puede integrar completamente en CMOS, con una velocidad de datos de aproximadamente 1 megabit por segundo y un consumo mínimo de energía.