Chip optyczny, który „pasuje do siebie jak klocki Lego”, otwiera drzwi dla lokalnego przemysłu

Naukowcy z Instytutu Nano Uniwersytetu w Sydney stworzyli zintegrowany półprzewodnikowy chip krzemowy, który integruje elektronikę z komponentami optycznymi lub fotonicznymi. Nowa technologia znacznie poszerza pasmo częstotliwości radiowej (RF) i możliwość precyzyjnego kontrolowania informacji przepływających przez urządzenie.

Większa szerokość pasma oznacza, że ​​przez chip może przepływać więcej informacji, a zastosowanie fotoniki pozwala na zaawansowaną kontrolę filtrowania, tworząc nowe, wszechstronne urządzenie półprzewodnikowe.

Naukowcy spodziewają się, że chip znajdzie zastosowanie w zaawansowanych radarach, systemach satelitarnych, sieciach bezprzewodowych, wdrażaniu komunikacji 6G i 7G, a także otworzy drzwi do zaawansowanej, suwerennej produkcji. Mogłoby również pomóc w tworzeniu zaawansowanych technologicznie fabryk o wartości dodanej w miejscach takich jak obszar Aerotropolis w zachodnim Sydney.

Układ został zaprojektowany przy użyciu nowej technologii fotoniki krzemowej, która umożliwia integrację różnorodnych systemów na półprzewodnikach o szerokości mniejszej niż 5 mm. Profesor Ben Eagleton, prorektor ds. badań, który kieruje zespołem badawczym, porównał to do składania klocków Lego, podczas których nowe materiały są łączone poprzez zaawansowane pakowanie komponentów przy użyciu elektronicznych „chipów”.

Wyniki badań nad tym wynalazkiem opublikowano w Komunikacja przyrodnicza.

Wytworzenie unikalnej metody integracji materiałów heterogenicznych zajęło 10 lat, powiedział dr Alvaro Casas Bedoya, zastępca dyrektora ds. integracji fotonicznej w Szkole Fizyki, który kierował projektowaniem chipa.

„Połączone wykorzystanie zagranicznych odlewni półprzewodników do produkcji płytki rdzeniowej z lokalną infrastrukturą badawczą i produkcyjną miało kluczowe znaczenie w rozwoju tego fotonicznego układu scalonego”. Powiedział.

„Ta architektura oznacza, że ​​Australia może rozwijać własną, suwerenną produkcję chipów, nie polegając wyłącznie na międzynarodowych odlewniach w procesie tworzenia wartości dodanej”.

Profesor Eagleton podkreślił fakt, że większość pozycji na sporządzonej przez rząd federalny liście technologii ważnych dla interesu narodowego opiera się na półprzewodnikach.

Powiedział, że dzięki wynalazkowi praca w Sydney Nano dobrze wpisuje się w inicjatywy takie jak sponsorowane przez rząd Nowej Południowej Walii Biuro Usług Semiconductor Sector Service Bureau (S3B), którego celem jest rozwój lokalnego ekosystemu półprzewodników.

Dr Nadia Court, dyrektor S3B, powiedziała: „Ta praca jest zgodna z naszą misją polegającą na napędzaniu postępu w technologii półprzewodników, która niesie ze sobą ogromne nadzieje dla przyszłości innowacji w zakresie półprzewodników w Australii. Rezultat wzmacnia lokalną siłę w zakresie badań i projektowania w kluczowym momencie rosnącego globalnego zainteresowania i inwestycji w tym sektorze .”

Układ scalony został zaprojektowany we współpracy z naukowcami z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego, w pomieszczeniu czystym ośrodka badań podstawowych w Centrum Nanonauki Uniwersytetu w Sydney, specjalnie wybudowanym budynku o wartości 150 milionów dolarów, w którym znajdują się zaawansowane urządzenia do litografii i osadzania.

Obwody optyczne w chipie oznaczają urządzenie o imponującym paśmie 15 GHz z przestrajalnymi częstotliwościami i rozdzielczością widmową wynoszącą zaledwie 37 MHz, co stanowi mniej niż jedną czwartą jednego procenta całkowitego pasma.

Profesor Eagleton powiedział: „Wynalazek ten, kierowany przez imponującego doktoranta Matthew Garretta, stanowi poważny postęp w fotonice mikrofalowej i zintegrowanych badaniach nad fotoniką.

„Mikrofalowe filtry optyczne odgrywają kluczową rolę w nowoczesnych zastosowaniach komunikacyjnych i radarowych, zapewniając elastyczność w zakresie precyzyjnego filtrowania różnych częstotliwości, redukując zakłócenia elektromagnetyczne i poprawiając jakość sygnału.

„Nasze innowacyjne podejście polegające na integracji zaawansowanej funkcjonalności w chipach półprzewodnikowych, zwłaszcza heterogeniczna integracja szkieł chalkogenkowych z krzemem, może zmienić kształt krajowego krajobrazu półprzewodników”.

Współautor i pracownik naukowy, dr Moritz Merkelen, powiedział: „Prace te torują drogę nowej generacji kompaktowych filtrów optycznych RF o wysokiej rozdzielczości z szerokopasmową możliwością przestrajania częstotliwości, które są szczególnie przydatne w ładunkach radiokomunikacji powietrznej i kosmicznej, otwierając możliwości ulepszonej komunikacji i wykrywania”.

źródło: https://www.sydney.edu.au/nano/