Учёные предлагают комбинировать кремний с другими материалами на одном фотонном чипе для разработки более быстрых систем передачи данных
Наука и космос036 минут назад
Увеличение систем искусственного интеллекта усугубляет проблему пропускной способности традиционных электрических соединений внутри вычислительных систем. Одним из решений в современных исследованиях является кремниевая фотоника — технология, которая передаёт данные с помощью фотонов, а не электронов, что позволяет повысить скорость обмена информацией и уменьшить задержки. Однако у неё существует ограничение: стандартное производство кремниевых чипов не позволяет просто добавлять материалы с другими свойствами.
Исследование, опубликованное в Journal of Lightwave Technology, демонстрирует, что технология микропереноса (MTP) может стать способом интеграции кремниевой фотоники с другими полупроводниковыми материалами. Этот подход позволяет помещать на кремниевые фотонные платформы отдельные миниатюрные компоненты из материалов, которые невозможно напрямую внедрить в стандартный CMOS-процесс (технологию производства большинства современных микросхем).
Кремниевая фотоника уже активно применяется в фотонных интегральных схемах (PIC) для телекоммуникаций и центров обработки данных. Однако привычные кремниевые материалы не могут выполнять все необходимые функции для сложных фотонных систем, например, генерировать свет непосредственно на чипе. Для этой задачи требуются другие вещества, включая полупроводники III–V групп и литий-ниобат, обладающие подходящими оптическими характеристиками.
В технологии MTP сначала создаются тонкоплёночные устройства на отдельной исходной пластине. Затем специальный эластомерный штамп захватывает выбранные элементы и переносит их на целевую кремниевую пластину. После этого компоненты фиксируются с помощью клеевого или прямого соединения по технологии MTP, образуя единую фотонную систему из различных материалов.
Основное преимущество MTP заключается в том, что различные части фотонного чипа можно изготавливать независимо друг от друга, используя оптимальные технологии для каждого материала, а затем объединять в одной архитектуре. Это открывает возможности для создания «кремниево-фотонных» систем с лазерами, модуляторами и другими компонентами, которые раньше было сложно совместить на одной платформе.
Среди уже продемонстрированных применений MTP — системы для обработки оптических и микроволновых сигналов, лазеры из арсенида галлия (GaAs) для виртуальной реальности, квантовых технологий и микроволновой фотоники, а также интеграция литий-ниобатных модуляторов с фотонными схемами на основе нитрида кремния.
Авторы исследования также представили пилотную линию для разработки ключевых этапов MTP для промышленного массового производства. Среди оставшихся задач они выделяют работу над улучшением стабильности системы: увеличение выхода компонентов, надёжности, скорости производства и создание устойчивой производственной инфраструктуры. По мнению команды, дальнейшее развитие технологии может привести к промышленному выпуску сложных кремниевых фотонных систем для различных секторов.
Darth SaharaИсточники:techxploreНаука и космос0Искусственный интеллектМикроэлектроникаCMOSПолупроводникиФотоникаФотонные чипы36 минут назад
Источник