University Of Sydney udvikler 'Lego-lignende' optoelektronisk chiparkitektur

For nylig opfandt forskere fra University of Sydney Nano Institute (USNI) en kompakt siliciumhalvlederchip, som vil være elektroniske komponenter og fotoniske komponenter integreret sammen. Denne nye teknologi udvider radiofrekvensbåndbredden kraftigt og forbedrer muligheden for nøjagtigt at kontrollere informationen, der strømmer gennem enheden.
Den udvidede båndbredde betyder, at mere information kan flyde gennem chippen og inkluderer fotonik til avanceret filterstyring, hvilket skaber alsidige nye halvlederenheder.
Forskerne forventer, at chippen vil blive brugt i udrulningen af ​​avanceret radar, satellitsystemer, trådløse netværk og 6G og 7G telekommunikation og åbner døren til avanceret autonom fremstilling. Det kunne også hjælpe med at etablere højteknologiske værdiskabende fabrikker på steder som Western Sydneys Aerotropolis.
Chippen bruger en ny siliciumfotonikteknologi, der kan integrere flere systemer på halvledere, der er mindre end 5 millimeter brede. Vicekansler professor Ben Eggleton, der ledede forskerholdet, sammenlignede det med at samle Legos ved at bruge små elektroniske chips til at integrere nye materialer gennem avanceret komponentpakning.
Forskning i opfindelsen er blevet publiceret i Nature Communications.
Dr. Alvaro Casas Bedoya, associeret direktør for Photonic Integration i School of Physics, som ledede chipdesignet, sagde, at den unikke tilgang til heterogen materialeintegration har været undervejs i 10 år.
Brugen af ​​oversøiske halvlederstøberier til at fremstille de grundlæggende chipwafere, kombineret med lokal forskningsinfrastruktur og produktion, var afgørende for udviklingen af ​​sådanne fotoniske integrerede kredsløb," sagde han. Denne arkitektur betyder, at Australien kan udvikle sin egen in-house chipproduktion uden at skulle stole helt på internationale støberier for værdiskabende processer."
Professor Eggleton understregede, at de fleste af punkterne på den australske regerings liste over nøgleteknologier af national interesse er afhængige af halvledere. Han hævdede, at opfindelsen betyder, at Sydney Nanos arbejde passer godt med initiativer som det NSW regeringssponserede Semiconductor Sector Services Bureau (S3B) i Australien, som har til formål at udvikle det lokale halvlederøkosystem.
Dr. Nadia Court, direktør for S3B, kommenterede: "Dette arbejde er i overensstemmelse med vores mission om at drive halvlederteknologi fremad og har store løfter for fremtiden for halvlederinnovation i Australien. Dette resultat styrker lokale styrker inden for forskning og design på et kritisk tidspunkt af øget global interesse og investeringer i sektoren."
Det integrerede kredsløb blev designet i samarbejde med forskere fra Australian National University og bygget i et rent rum i kerneforskningsfaciliteten ved University of Sydneys Center for Nanoscience, en specialbygget A$150 millioner (US$100 millioner / €92 millioner) bygning med avanceret litografi og deponeringsudstyr.
De fotoniske kredsløb i chippen, som vil blive brugt til at skabe en enhed med en afstembar frekvens med en båndbredde på 15 gigahertz, med en spektral opløsning ned til kun 37 MHz, mindre end en fjerdedel af den samlede båndbredde, sagde professor Eggleton, " Ledet af vores ph.d.-studerende Matthew Garrett, er denne opfindelse en mikrobølgefotonik og integreret fotonikforskning betydelige fremskridt."
"Mikrobølgefotoniske filtre spiller en afgørende rolle i moderne kommunikations- og radarapplikationer og giver fleksibiliteten til præcist at filtrere forskellige frekvenser, reducere elektromagnetisk interferens og forbedre signalkvaliteten. Vores innovative tilgang til at integrere avanceret funktionalitet i halvlederchips, især den heterogene integration af svovl- baseret glas med silicium, har potentialet til at omforme det lokale halvlederlandskab."
Medforfatter og seniorforsker Dr. Moritz Merklein sagde: "Dette arbejde baner vejen for en ny generation af kompakte, højopløselige RF-fotoniske filtre med bredbåndsfrekvenstunerbarhed, hvilket er særligt fordelagtigt for luftbårne og rumbårne RF-kommunikationsnyttelaster, der åbner op for muligheder for forbedret kommunikation og sansning."