Sveučilište u Sydneyju razvija arhitekturu optoelektroničkog čipa 'nalik na Lego'

Nedavno su istraživači Nano instituta Sveučilišta u Sydneyu (USNI) izumili kompaktni silikonski poluvodički čip, koji će sadržavati elektroničke komponente i fotonske komponente integrirane zajedno. Ova nova tehnologija uvelike proširuje radiofrekvencijski pojas i poboljšava mogućnost točne kontrole informacija koje teku kroz uređaj.
Proširena propusnost znači da više informacija može teći kroz čip i uključuje fotoniku za naprednu kontrolu filtera, stvarajući svestrane nove poluvodičke uređaje.
Istraživači predviđaju da će se čip koristiti u uvođenju naprednih radara, satelitskih sustava, bežičnih mreža i 6G i 7G telekomunikacija, te otvara vrata naprednoj autonomnoj proizvodnji. Također bi moglo pomoći u uspostavljanju visokotehnoloških tvornica s dodanom vrijednošću na mjestima kao što je Aerotropolis u zapadnom Sydneyu.
Čip koristi tehnologiju silicijske fotonike u nastajanju koja može integrirati više sustava na poluvodičima širine manje od 5 milimetara. Zamjenik kancelara, profesor Ben Eggleton, koji je vodio istraživački tim, usporedio je to sa sastavljanjem Lego kockica, korištenjem malih elektroničkih čipova za integraciju novih materijala kroz napredno pakiranje komponenti.
Istraživanje izuma objavljeno je u časopisu Nature Communications.
Dr. Alvaro Casas Bedoya, pomoćnik direktora za fotonsku integraciju na Fakultetu fizike, koji je vodio dizajn čipa, rekao je da se na jedinstvenom pristupu integracije heterogenog materijala radi već 10 godina.
Korištenje inozemnih ljevaonica poluvodiča za proizvodnju osnovnih pločica čipova, zajedno s lokalnom istraživačkom infrastrukturom i proizvodnjom, bilo je ključno za razvoj takvih fotonskih integriranih sklopova," rekao je. Ova arhitektura znači da Australija može razviti svoju vlastitu proizvodnju čipova u kući bez potrebe da se u potpunosti oslanjate na međunarodne ljevaonice za procese s dodanom vrijednošću."
Profesor Eggleton naglasio je da se većina stavki na popisu ključnih tehnologija od nacionalnog interesa australske vlade oslanja na poluvodiče. Tvrdio je da izum znači da se rad Sydneya Nanoa dobro uklapa s inicijativama kao što je Ured za usluge poluvodičkog sektora (S3B) u Australiji koji sponzorira vlada NSW-a, a čiji je cilj razvoj lokalnog ekosustava poluvodiča.
Dr. Nadia Court, direktorica S3B-a, komentirala je: "Ovaj rad je u skladu s našom misijom da napredujemo tehnologijom poluvodiča i ima veliko obećanje za budućnost inovacija poluvodiča u Australiji. Ovaj rezultat jača lokalnu snagu u istraživanju i dizajnu u kritičnom trenutku povećanog globalnog interesa i ulaganja u sektor."
Integrirani krug dizajniran je u suradnji sa znanstvenicima s Australskog nacionalnog sveučilišta i izgrađen u čistoj prostoriji u središnjem istraživačkom centru Centra za nanoznanost Sveučilišta u Sydneyu, namjenski izgrađenog 150 milijuna australskih dolara (100 milijuna američkih dolara / 92 milijuna eura) zgrada s naprednom opremom za litografiju i taloženje.
Fotonski krugovi u čipu, koji će se koristiti za stvaranje uređaja s podesivom frekvencijom s propusnošću od 15 gigaherca, sa spektralnom rezolucijom do samo 37 MHz, manje su od četvrtine ukupne propusnosti, rekao je profesor Eggleton, " Predvođen našim doktorandom Matthewom Garrettom, ovaj izum predstavlja značajan napredak u istraživanju mikrovalne fotonike i integrirane fotonike."
"Mikrovalni fotonski filtri igraju vitalnu ulogu u modernim komunikacijama i radarskim aplikacijama, pružajući fleksibilnost za precizno filtriranje različitih frekvencija, smanjujući elektromagnetske smetnje i poboljšavajući kvalitetu signala. Naš inovativni pristup integraciji napredne funkcionalnosti u poluvodičke čipove, posebice heterogene integracije sumpornih na bazi stakla sa silicijem, ima potencijal preoblikovati lokalni krajolik poluvodiča."
Koautor i viši istraživač dr. Moritz Merklein rekao je: "Ovaj rad utire put novoj generaciji kompaktnih RF fotonskih filtara visoke razlučivosti sa širokopojasnom frekvencijskom prilagodljivošću, što je posebno korisno za RF komunikacijske nosivosti u zraku i svemiru, otvarajući mogućnosti za poboljšane komunikacijske i senzorske sposobnosti."