Sandia Ulusal Laboratuvarları Minyatür Optikleri Silikon Mikroçipe Entegre Etti

Sandia National Laboratories, minyatür optiği silikon mikroçiplere entegre ediyor! Bu yaklaşım, Sandia Ulusal Laboratuvarlarının indiyum fosfit lazerler, lityum niyobat modülatörleri, germanyum dedektörleri ve düşük kayıplı akustik-optik izolatörleri de dahil olmak üzere yüksek bant genişliğine sahip, yüksek hızlı optikler oluşturmasına olanak tanır - tümü yüksek güçlü optik sistemlerin temel bileşenleridir.
Silikon üzerinde lazer üretmek, Sandia National Laboratories'in ABD'nin yarı iletken teknolojisindeki liderliğini genişletebileceğine inandığı zorlu bir başarıdır. Örneğin UC Santa Barbara ve Intel dahil olmak üzere diğer kurum veya kuruluşlar benzer lazerler ürettiler, ancak Sandia entegre edilebilir cihaz sınıfını genişletti. İlk kez bu cihazlar, fotonik tümleşik devreler olarak da bilinen optik silikon mikroçipler üzerinde birlikte çalışabiliyor. Kendi kendine giden arabaları daha güvenli, veri merkezlerini daha verimli, biyosensörleri daha taşınabilir ve radar ve diğer savunma teknolojilerini daha çok yönlü hale getirmek için lazerler artık diğer küçük optik cihazlarla birleştiriliyor.
Deneysel gofretler - Sandia Ulusal Laboratuvarlarında, 1,000 adetten fazla deneysel lazer ve amplifikatör, üç inçlik altın kaplama silikon levhayı "süsler".
Bu yaklaşım, Sandia Ulusal Laboratuvarlarının indiyum fosfit lazerler, lityum niyobat modülatörleri, germanyum dedektörleri ve düşük kayıplı akustik-optik izolatörleri de dahil olmak üzere yüksek bant genişliğine sahip, yüksek hızlı optikler oluşturmasına olanak tanır - tümü yüksek güçlü optik sistemlerin temel bileşenleridir.
Entegre Silikon, Üretimin Geleceğine Doğru Kritik Bir Adımdır
Silikon, yarı iletken endüstrisinin can damarı ve bilgisayar çiplerinin üretimi için temel bir malzemedir. Ancak kendi başına lazer yapmak için berbat bir malzemedir. Araştırmacılar için zorluk, birden çok malzemeden yapılmış optik bileşenlerin silikon mikroçipler üzerinde bir arada var olabilmesi için bir yol bulmaktı.
Bu malzemeler basitçe birbirine yapışamaz, bu nedenle araştırmacılar onları heterojen entegrasyon olarak da bilinen bir süreçle karmaşık katmanlar halinde silikonla birleştirdiler.
Sandia araştırma ekibi, hibrit silikon cihazları imal etmek için heterojen entegrasyon tekniklerini başarıyla gösterdi: indiyum fosfit ve silikondan yapılmış hibrit lazerler ve amplifikatörler ve lazer tarafından üretilen ışıktaki bilgileri kodlayan lityum niobat ve silikondan yapılmış benzer modülatörler.
Ayrıca aynı platform altında lazer ve modülatörlerin gelişimine ayak uydurmak için yüksek güçlü ve yüksek hızlı germanyum dedektörleri geliştirilmiştir.
Lazerleri karakterize etme-Sandia bilim adamları, optik fiberleri mikroskop altında çip ölçeğinde, tekdüze olmayan entegre lazerlerle hizalıyor.
Sandia araştırma ekibi araştırmayı ilerletmeyi başarmış olsa da, fotonik çipler montaj hattından çıkmaya başlamadan önce endüstri ortaklarıyla yaklaşımlarını daha da iyileştirmeleri gerektiğini söylüyorlar. Gelecekteki araştırmalarda Sandia araştırma ekibi, lazerleri diğer optik bileşenlerle tek bir çip üzerinde birleştirmeyi umuyor.
Sandia National Laboratories'in çip ölçeğinde lazerler üretmedeki amacı, teknolojiyi endüstriye aktarmaktır. Ekip, ticari yarı iletken fabrikalarda kullanılan araçların birçoğunu kullanıyor ve lazerler, C-bandı ve O-bandı olarak adlandırılan telekomünikasyon endüstrisinde tipik olarak kullanılan ışık dalga boylarını üretiyor.
Sandia araştırma ekibi, ulusal laboratuvarda fotonik platformu gösterdikten sonra, teknolojiyi daha büyük ölçekli üretimi ticarileştirmeye odaklanabilecekleri ABD şirketlerine aktarabileceklerini söylüyor.
Sandia National Laboratories, geleneksel çiplerden daha fazla bilgi ilettikleri için optik mikroçiplere de yatırım yapıyor. Ancak Sandia araştırma ekibi, üretim zorluklarının yaygın olarak benimsenmesini engellediğini söylüyor. Teknoloji bilim camiasında iyi bilinmesine rağmen, elektronik hala çoğu mikroçip üzerinde hakimdir.
Sandia National Laboratories, fotonik devreler oluşturmaya yönelik platformuyla, önümüzdeki yıllarda fotonik araştırma ve geliştirmede endüstriyi ve diğer kuruluşları desteklemede kendisini lider olarak konumlandırmıştır. Ancak, Sandia National Laboratories'in araştırması şu anda CHIPS Yasası kapsamında finanse edilmemektedir. Sandia National Laboratories, diğer ülkelerin yeni teknolojiler üzerinde işbirliği yapmasını istiyor.
Başkan Joe Biden, yarı iletken endüstrisi için 52,7 milyar dolarlık teşvik sağlayan partiler üstü bir yasa tasarısı olan 2022 CHIPS ve Bilim Yasasını imzaladı. Bu yasanın ABD yapımı bilgisayar çiplerinin üretimini artırması beklenirken, fotonik yarı iletkenler için de finansman sağlayacak.
Hepimizin bildiği gibi Çip ve Bilim Yasası, ABD endüstrisi için bir hibe ve sübvansiyon politikası olarak güzel bir şekilde tanımlanıyor, ancak esasen Çin'in yarı iletken endüstrisinin büyümesini bastırıyor. Tasarı, Çin'deki ilgili işletmeleri, Çin'in yarı iletken endüstrisinin gelişimini büyük ölçüde engelleyen, yatırım veya gelişmiş üretim fabrikasını genişletme konusunda açıkça kısıtlıyor; , şüphesiz "hegemonik davranış".
Çin'in etkisine ilişkin Chip ve Science Yasası, kısa vadede güvensiz kapasite arzına, kapasite genişletme gecikmesine, teknoloji Ar-Ge kısıtlamalarına yol açar; ve uzun vadeli teknik standartlar alanında Çinli işletmeleri dışlamak, standart geliştirme fırsatını kaybetti.
Bu, yalnızca Çin'in yerel ikame sürecinin hızlanmasını teşvik edecek ve Çin'i çip endüstrisini geliştirmeye zorlayacaktır. Çin, Çin'in yarı iletken endüstrisinin en sağlam temelinin geleceği olacak yeni gelişme modelini karşılıklı olarak güçlendiren ana gövde, yerel ve uluslararası ikili döngü olarak büyük bir yerel döngüyü yeniden inşa ediyor.