Sandia National Laboratories integruoja miniatiūrinę optiką ant silicio mikroschemos

Sandia National Laboratories integruoja miniatiūrinę optiką ant silicio mikroschemų! Šis metodas leidžia „Sandia National Laboratories“ sukurti didelio pralaidumo, didelės spartos optiką, įskaitant indžio fosfido lazerius, ličio niobato moduliatorius, germanio detektorius ir mažo nuostolio akustinius-optinius izoliatorius – visus pagrindinius didelės galios optinių sistemų komponentus.
Lazerių gamyba ant silicio yra sudėtingas žygdarbis, kuris, „Sandia National Laboratories“ manymu, galėtų sustiprinti JAV lyderystę puslaidininkių technologijų srityje. Kitos institucijos ar organizacijos, pavyzdžiui, UC Santa Barbara ir Intel, sukūrė panašius lazerius, tačiau „Sandia“ išplėtė integruojamų įrenginių klasę. Pirmą kartą šie įrenginiai gali dirbti kartu su optinėmis silicio mikroschemomis, dar vadinamomis fotoninėmis integrinėmis grandinėmis. Dabar lazeriai derinami su kitais mažyčiais optiniais įrenginiais, kad savarankiškai važiuojantys automobiliai būtų saugesni, duomenų centrai – efektyvesni, biojutikliai – nešiojamesni, o radarai ir kitos gynybos technologijos – universalesnės.
Eksperimentinės plokštelės – „Sandia National Laboratories“ daugiau nei 1,000 eksperimentiniai lazeriai ir stiprintuvai „puošia“ trijų colių auksu dengtą silicio plokštelę.
Šis metodas leidžia „Sandia National Laboratories“ sukurti didelio pralaidumo, didelės spartos optiką, įskaitant indžio fosfido lazerius, ličio niobato moduliatorius, germanio detektorius ir mažo nuostolio akustinius-optinius izoliatorius – visus pagrindinius didelės galios optinių sistemų komponentus.
Integruotas silicis yra svarbus žingsnis gamybos ateities link
Silicis yra puslaidininkių pramonės gyvybės šaltinis ir būtina kompiuterių lustų gamybos medžiaga. Tačiau pati savaime tai yra prasta medžiaga lazeriams gaminti. Iššūkis tyrėjams buvo sukurti būdą, kaip iš kelių medžiagų pagaminti optiniai komponentai galėtų kartu egzistuoti silicio mikroschemose.
Šios medžiagos negali tiesiog sulipti, todėl mokslininkai suliejo jas su siliciu į sudėtingus sluoksnius, o šis procesas taip pat žinomas kaip nevienalytė integracija.
„Sandia“ tyrėjų komanda sėkmingai pademonstravo nevienalytes integracijos technologijas, skirtas hibridiniams silicio įrenginiams gaminti: hibridinius lazerius ir stiprintuvus, pagamintus iš indžio fosfido ir silicio, bei panašius moduliatorius iš ličio niobato ir silicio, kurie koduoja informaciją lazerio sukuriamoje šviesoje.
Be to, pagal tą pačią platformą buvo sukurti didelės galios ir greitaeigiai germanio detektoriai, siekiant neatsilikti nuo lazerių ir moduliatorių vystymosi.
Lazerių charakteristikos – „Sandia“ mokslininkai mikroskopu sulygiuoja optines skaidulas su lusto mastelio, nevienodais integruotais lazeriais.
Nors „Sandia“ tyrėjų komandai pavyko padaryti pažangą, jie teigia, kad turi toliau tobulinti savo požiūrį su pramonės partneriais, kol fotoniniai lustai pradės riedėti nuo surinkimo linijos. Būsimuose tyrimuose Sandia tyrimų komanda tikisi sujungti lazerius su kitais optiniais komponentais viename luste.
„Sandia National Laboratories“ tikslas kuriant lusto mastelio lazerius yra perkelti technologiją į pramonę. Komanda naudoja daugelį tų pačių įrankių, naudojamų komerciniuose puslaidininkių gaminiuose, o lazeriai sukuria šviesos bangos ilgius, paprastai naudojamus telekomunikacijų pramonėje, vadinamus C-band ir O-band.
„Sandia“ tyrimų grupė teigia, kad pademonstravę fotoninę platformą nacionalinėje laboratorijoje, jie galės perduoti technologiją JAV įmonėms, kur galės sutelkti dėmesį į didesnio masto gamybos komercializavimą.
„Sandia National Laboratories“ taip pat investuoja į optines mikroschemas, nes jos perduoda daugiau informacijos nei tradiciniai lustai. Tačiau „Sandia“ tyrimų grupė teigia, kad gamybos iššūkiai neleidžia jiems plačiai pritaikyti. Nors ši technologija yra gerai žinoma mokslo bendruomenėje, elektronika vis dar dominuoja daugelyje mikroschemų.
Turėdama fotoninių grandinių kūrimo platformą, „Sandia National Laboratories“ ateinančiais metais yra lyderė, palaikanti pramonę ir kitas organizacijas fotonikos tyrimų ir plėtros srityje. Tačiau „Sandia National Laboratories“ tyrimai šiuo metu nėra finansuojami pagal CHIPS įstatymą. „Sandia National Laboratories“ nori, kad kitos šalys bendradarbiautų kuriant naujas technologijas.
Prezidentas Joe Bidenas pasirašė 2022 m. CHIPS ir mokslo aktą – nešališką įstatymo projektą, kuriuo puslaidininkių pramonei numatyta 52,7 mlrd. USD paskatų. Nors tikimasi, kad šis teisės aktas padidins JAV pagamintų kompiuterių lustų gamybą, jis taip pat suteiks finansavimą fotoniniams puslaidininkiams.
Kaip visi žinome, Lustų ir mokslo įstatymas puikiai apibūdinamas kaip dotacijų ir subsidijų JAV pramonei politika, tačiau iš esmės slopina Kinijos puslaidininkių pramonės augimą. Įstatymo projektas aiškiai apriboja atitinkamas Kinijos įmones investuoti arba plėsti pažangias gamybos gamyklas, o tai labai trukdo Kinijos puslaidininkių pramonės plėtrai, JAV bandymai per "lustų ir mokslo įstatymą" bus Kinijos puslaidininkių pramonės "ribinė" praktika. , neabejotinai „hegemoniškas elgesys“.
Chip ir mokslo aktas dėl Kinijos poveikio, trumpalaikis gali sukelti nesaugų pajėgumų tiekimą, pajėgumų plėtros atsilikimą, technologijų MTTP apribojimus; ir ilgalaikis yra neįtraukti Kinijos įmonių techninių standartų srityje, prarado galimybę kurti standartus.
Tai tik paskatins Kinijos vidaus pakeitimo procesą, priversdama Kiniją plėtoti lustų pramonę. Kinija atkuria didelį vidaus ciklą, kaip pagrindinį elementą, vidaus ir tarptautinį dvigubo ciklo, vienas kitą stiprinantį naują plėtros modelį, kuris bus Kinijos puslaidininkių pramonės tvirčiausio pagrindo ateitis.