Universität Sydney entwickelt „Lego-ähnliche“ optoelektronische Chiparchitektur

Kürzlich haben Forscher des University of Sydney Nano Institute (USNI) einen kompakten Silizium-Halbleiterchip erfunden, der elektronische Komponenten und photonische Komponenten miteinander integriert. Diese neue Technologie erweitert die Funkfrequenzbandbreite erheblich und verbessert die Fähigkeit, den Informationsfluss durch das Gerät genau zu steuern.
Die erweiterte Bandbreite bedeutet, dass mehr Informationen durch den Chip fließen können, und umfasst Photonik für eine erweiterte Filtersteuerung, wodurch vielseitige neue Halbleiterbauelemente entstehen.
Die Forscher gehen davon aus, dass der Chip bei der Einführung von fortschrittlichem Radar, Satellitensystemen, drahtlosen Netzwerken sowie 6G- und 7G-Telekommunikation eingesetzt wird und die Tür zu einer fortschrittlichen autonomen Fertigung öffnet. Es könnte auch dazu beitragen, High-Tech-Wertschöpfungsfabriken an Orten wie der Aerotropolis im Westen Sydneys zu errichten.
Der Chip nutzt eine neue Silizium-Photonik-Technologie, die mehrere Systeme auf Halbleitern mit einer Breite von weniger als 5 Millimetern integrieren kann. Vizekanzler Professor Ben Eggleton, der das Forschungsteam leitete, verglich es mit dem Zusammenbau von Legos, bei dem kleine elektronische Chips verwendet werden, um neue Materialien durch fortschrittliche Komponentenverpackung zu integrieren.
Forschungsergebnisse zu der Erfindung wurden in Nature Communications veröffentlicht.
Dr. Alvaro Casas Bedoya, stellvertretender Direktor für Photonische Integration an der Fakultät für Physik, der das Chip-Design leitete, sagte, der einzigartige Ansatz zur heterogenen Materialintegration sei seit 10 Jahren in Arbeit.
„Der Einsatz ausländischer Halbleitergießereien zur Herstellung der grundlegenden Chipwafer, gepaart mit lokaler Forschungsinfrastruktur und Fertigung, war für die Entwicklung solcher photonischen integrierten Schaltkreise von entscheidender Bedeutung“, sagte er. Diese Architektur bedeutet, dass Australien seine eigene interne Chipfertigung entwickeln kann ohne für wertschöpfende Prozesse vollständig auf internationale Gießereien angewiesen zu sein.“
Professor Eggleton betonte, dass die meisten Punkte auf der Liste der Schlüsseltechnologien von nationalem Interesse der australischen Regierung auf Halbleitern beruhen. Er behauptete, dass die Erfindung bedeutet, dass die Arbeit von Sydney Nano gut zu Initiativen wie dem von der Regierung von New South Wales geförderten Semiconductor Sector Services Bureau (S3B) in Australien passt, das darauf abzielt, das lokale Halbleiter-Ökosystem zu entwickeln.
Dr. Nadia Court, Direktorin von S3B, kommentierte: „Diese Arbeit steht im Einklang mit unserer Mission, die Halbleitertechnologie voranzutreiben, und ist vielversprechend für die Zukunft der Halbleiterinnovation in Australien. Dieses Ergebnis stärkt die lokalen Stärken in Forschung und Design in einer kritischen Zeit.“ eines gestiegenen weltweiten Interesses und größerer Investitionen in diesem Sektor.“
Der integrierte Schaltkreis wurde in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Australian National University entworfen und in einem Reinraum in der Kernforschungseinrichtung des Centre for Nanoscience der University of Sydney gebaut, einem speziell für 150 Millionen A$ (100 Millionen US-Dollar / 92 Millionen Euro) errichteten Gebäude. Gebäude mit fortschrittlicher Lithographie- und Abscheidungsausrüstung.
Die photonischen Schaltkreise im Chip, die verwendet werden, um ein Gerät mit einer abstimmbaren Frequenz und einer Bandbreite von 15 Gigahertz zu schaffen, mit einer spektralen Auflösung von nur 37 MHz, weniger als einem Viertel der Gesamtbandbreite, sagte Professor Eggleton: „ Unter der Leitung unseres Doktoranden Matthew Garrett stellt diese Erfindung einen bedeutenden Fortschritt in der Mikrowellenphotonik und der integrierten Photonikforschung dar.“
„Photonische Mikrowellenfilter spielen eine entscheidende Rolle in modernen Kommunikations- und Radaranwendungen. Sie bieten die Flexibilität, verschiedene Frequenzen präzise zu filtern, elektromagnetische Störungen zu reduzieren und die Signalqualität zu verbessern. Unser innovativer Ansatz zur Integration fortschrittlicher Funktionalität in Halbleiterchips, insbesondere die heterogene Integration von Schwefel- Das auf Silizium basierende Glas hat das Potenzial, die lokale Halbleiterlandschaft neu zu gestalten.“
Co-Autor und leitender Forscher Dr. Moritz Merklein sagte: „Diese Arbeit ebnet den Weg für eine neue Generation kompakter, hochauflösender HF-Photonenfilter mit breitbandiger Frequenzabstimmbarkeit, die besonders für luft- und weltraumgestützte HF-Kommunikationsnutzlasten von Vorteil sind.“ Möglichkeiten für verbesserte Kommunikations- und Sensorfähigkeiten.