“像樂高一樣拼裝”光子芯片為半導體行業打開新大門

悉尼大學納米研究所的研究人員發明了一種緊湊的硅半導體芯片，將電子元件與光子（或光）元件集成在一起。這種新技術顯著擴展了射頻（RF）帶寬和準確控制通過該單元流動的信息的能力。

擴展的帶寬意味著更多信息可以通過芯片傳輸，并且光子的引入允許先進的濾波器控制，創造了一種多功能的新型半導體設備。

研究人員預計該芯片將在先進雷達、衛星系統、無線網絡以及6G和7G電信的推出等領域應用，并且還將為先進的主權制造業敞開大門。它還有助于在西悉尼Aerotropolis區域等地創建高科技附加值工廠。

該芯片采用了硅光子學中的新興技術，允許在不到5毫米寬的半導體上集成各種系統。負責指導研究團隊的副校長（研究）Ben Eggleton教授將其比喻為拼裝樂高積木，通過電子“芯片片”將新材料通過組件的先進封裝集成在一起。

這一發明的研究成果已發表在《自然通訊》雜志上。

物理學學院光子集成副主任Alvaro Casas Bedoya博士領導了芯片設計，他表示這種異質材料集成的獨特方法已經發展了10年。

他說：“利用海外半導體工廠制造基本芯片晶圓，結合本地研究基礎設施和制造業對于開發這種光子集成電路至關重要。”

Eggleton教授強調了澳大利亞聯邦政府《國家利益關鍵技術清單》上的大多數項目都依賴于半導體。

他表示，這一發明意味著悉尼納米的工作與新南威爾士政府贊助的半導體行業服務局（S3B）等倡議很契合，該機構旨在發展本地半導體生態系統。

S3B主任Nadia Court博士表示：“這項工作符合我們推動半導體技術進步的使命，為澳大利亞半導體創新的未來帶來了巨大的希望。這一結果強化了在全球關注和投資增加的關鍵時刻本地在研究和設計方面的優勢。”

與澳大利亞國立大學的科學家合作設計的集成電路在悉尼大學納米科學中心的核心研究設施凈化室內建造，該設施是一座價值1.5億美元的專業建筑，配備了先進的光刻和沉積設備。

芯片中的光子電路意味著一個具有令人印象深刻的15吉赫的頻寬，可調頻率的設備，光譜分辨率僅為37兆赫茲，這不到總帶寬的四分之一。

Eggleton教授表示：“在我們出色的博士生Matthew Garrett的帶領下，這一發明對微波光子學和集成光子學研究來說是一次重大的進步。

“微波光子濾波器在現代通信和雷達應用中發揮著關鍵作用，提供了精確過濾不同頻率的靈活性，減少電磁干擾并提高信號質量。

“我們將先進功能集成到半導體芯片中的創新方法，尤其是氧化硅與硅的異質集成，有可能重塑本地半導體行業格局?！?/p>

共同作者、高級研究員Moritz Merklein博士表示：“這項工作為新一代緊湊型、高分辨率的射頻光子濾波器鋪平了道路，具有寬帶頻率可調性，在空中和太空射頻通信負載中特別有益，為增強通信和感知能力打開了可能性。”