Среда, 21 февраля, 2024
ДомойТехнологииРеволюционный фотонный чип в стиле LEGO открывает путь к прорывам в области...

Революционный фотонный чип в стиле LEGO открывает путь к прорывам в области полупроводников

- Advertisement -

Ученые разработали компактный полупроводниковый чип, объединяющий электронику с фотоникой, что значительно расширяет полосу пропускания и улучшает управление. Этот прорыв, имеющий решающее значение для передовых телекоммуникационных и радиолокационных систем, знаменует собой значительный шаг в области полупроводниковых технологий, повышая потенциал Австралии в области исследований и производства полупроводников (концепция Артиста). Фото: SciTechDaily.com

Интеграция фотонов в электронные чипы расширяет полосу пропускания и улучшает управление фильтрами.

Исследователи из Нано-института Сиднейского университета разработали небольшой кремниевый полупроводниковый чип, сочетающий в себе электронные и фотонные (световые) элементы. Это нововведение значительно расширяет полосу пропускания радиочастот (РЧ) и позволяет точно контролировать информацию, протекающую через устройство.

Расширенная полоса пропускания означает, что через чип может проходить больше информации, а включение фотоники позволяет использовать расширенные возможности управления фильтрами, создавая новое универсальное полупроводниковое устройство.

Исследователи ожидают, что этот чип найдет применение в передовых радарах, спутниковых системах, беспроводных сетях, а также в развертывании телекоммуникаций 6G и 7G, а также откроет двери для передового национального производства. Это также могло бы помочь в создании высокотехнологичных заводов с добавленной стоимостью в таких местах, как район Аэротрополис в Западном Сиднее.

Доктор Альваро Касас Бедойя в Сиднейском центре нанонауки Сиднейского университета держит кремниевую пластину, используемую для производства полупроводников. Фото: Стефани Зингсхайм/Сиднейский университет.

Инновационный дизайн и строительство

Чип построен с использованием новейшей технологии кремниевой фотоники, которая позволяет интегрировать разнообразные системы на полупроводники шириной менее 5 миллиметров. Проректор по исследованиям профессор Бен Эгглтон, который руководит исследовательской группой, сравнил это со сборкой строительных блоков Lego, когда новые материалы интегрируются посредством усовершенствованной упаковки компонентов с использованием электронных «чиплетов».

Исследование этого изобретения было опубликовано в Природные коммуникации.

Доктор Альваро Касас Бедойя, заместитель директора по фотонной интеграции в Школе физики, который руководил разработкой чипа, сказал, что уникальный метод интеграции гетерогенных материалов разрабатывался 10 лет.

«Совместное использование зарубежных заводов по производству полупроводников для изготовления базовой пластины-чипа с местной исследовательской инфраструктурой и производством имело жизненно важное значение для разработки этой фотонной интегральной схемы», — сказал он. «Эта архитектура означает, что Австралия может развивать собственное независимое производство чипов, не полагаясь исключительно на международные литейные заводы в процессе создания добавленной стоимости».

Доктор Альваро Касас Бедойя (держит чип) и профессор Бен Эгглтон в Центре нанонаук Сиднейского наноинститута Сиднейского университета. Фото: Стефани Зингсхайм/Сиднейский университет.

Профессор Эгглтон подчеркнул тот факт, что большинство позиций в Списке критически важных технологий, отвечающих национальным интересам федерального правительства, зависят от полупроводников.

Стратегическое значение и местное воздействие

Он сказал, что изобретение означает, что работа в Sydney Nano хорошо сочетается с такими инициативами, как Бюро обслуживания полупроводникового сектора (S3B), спонсируемое правительством Нового Южного Уэльса, которое направлено на развитие местной полупроводниковой экосистемы.

Доктор Надя Корт, директор S3B, сказала: «Эта работа соответствует нашей миссии по развитию полупроводниковых технологий и открывает большие перспективы для будущего полупроводниковых инноваций в Австралии. Результат укрепляет местные возможности в области исследований и разработок в решающий момент усиления глобального внимания и инвестиций в этот сектор».

Разработан в сотрудничестве с учеными из Австралийский национальный университетинтегральная схема была построена в чистой комнате основного исследовательского центра в Сиднейский университет Центр нанонауки — специально построенное здание стоимостью 150 миллионов долларов с передовыми установками для литографии и осаждения.

Технологический прорыв и потенциал будущего

Фотонная схема в чипе означает устройство с впечатляющей полосой пропускания в 15 гигагерц и настраиваемыми частотами со спектральным разрешением всего до 37 мегагерц, что составляет менее четверти одного процента от общей полосы пропускания.

Профессор Эгглтон сказал: «Это изобретение, разработанное нашим впечатляющим аспирантом Мэтью Гарреттом, является значительным достижением в области микроволновой фотоники и исследований в области интегрированной фотоники. Микроволновые фотонные фильтры играют решающую роль в современных средствах связи и радиолокации, предлагая гибкость в точной фильтрации различных частот, снижая электромагнитные помехи и снижая уровень электромагнитных помех.

и улучшение качества сигнала. Наш инновационный подход к интеграции расширенных функциональных возможностей в полупроводниковые чипы, в частности гетерогенная интеграция халькогенидного стекла с кремнием, потенциально может изменить местный полупроводниковый ландшафт».

Соавтор и старший научный сотрудник д-р Мориц Меркляйн сказал: «Эта работа прокладывает путь к новому поколению компактных радиочастотных фотонных фильтров высокого разрешения с широкополосной перестройкой частоты, что особенно полезно для полезной нагрузки радиочастотной связи воздушного и космического базирования, открывая возможности для улучшения коммуникационные и сенсорные возможности».

Ссылка: «Интегрированный микроволновый фотонный режекторный фильтр с использованием гетерогенно интегрированной фотонной схемы Бриллюэна и активного кремния» Мэтью Гарретта, Ян Лю, Морица Мерклейна, Конг Тинь Буи, Чун Конг Лай, Дук-Ёнг Чой, Стивен Дж. Мэдден, Альваро Касас -Бедоя и Бенджамин Дж. Эгглтон, 20 ноября 2023 г., Природные коммуникации.
DOI: 10.1038/s41467-023-43404-x

Исследование финансировалось Австралийским исследовательским советом.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме