Sandia National Laboratories integra òptica en miniatura al microxip de silici

Sandia National Laboratories integra òptica en miniatura en microxips de silici! Aquest enfocament permet a Sandia National Laboratories construir òptiques d'ample de banda i alta velocitat, inclosos làsers de fosfur d'indi, moduladors de niobat de liti, detectors de germani i aïlladors acústico-òptics de baixes pèrdues, tots components clau dels sistemes òptics d'alta potència.
La fabricació de làsers amb silici és un repte que Sandia National Laboratories creu que podria ampliar el lideratge dels EUA en tecnologia de semiconductors. Altres institucions o organitzacions, com ara UC Santa Barbara i Intel, per exemple, han construït làsers similars, però Sandia ha ampliat la classe de dispositius integrables. Per primera vegada, aquests dispositius poden treballar junts en microxips de silici òptic, també coneguts com a circuits integrats fotònics. Ara s'estan combinant làsers amb altres petits dispositius òptics per fer que els cotxes autònoms siguin més segurs, els centres de dades més eficients, els biosensors més portàtils i el radar i altres tecnologies de defensa més versàtils.
Hòsties experimentals: als laboratoris nacionals de Sandia, més d'1,000 làsers i amplificadors experimentals "adornen" una hòstia de silici xapada en or de tres polzades.
Aquest enfocament permet a Sandia National Laboratories construir òptiques d'ample de banda i alta velocitat, inclosos làsers de fosfur d'indi, moduladors de niobat de liti, detectors de germani i aïlladors acústico-òptics de baixes pèrdues, tots components clau dels sistemes òptics d'alta potència.
El silici integrat és un pas crític cap al futur de la producció
El silici és l'element vital de la indústria dels semiconductors i un material essencial per a la fabricació de xips d'ordinador. Per si sol, però, és un material pèssim per fer làsers. El repte dels investigadors va ser idear una manera perquè els components òptics fets de múltiples materials coexistís en microxips de silici.
Aquests materials no es poden unir simplement, de manera que els investigadors els van fusionar amb silici en capes complexes, un procés també conegut com a integració heterogènia.
L'equip d'investigació de Sandia va demostrar amb èxit tècniques d'integració heterogènies per fabricar dispositius híbrids de silici: làsers i amplificadors híbrids fets de fosfur d'indi i silici, i moduladors similars de niòbat de liti i silici, que codifiquen la informació a la llum produïda pel làser.
A més, sota la mateixa plataforma, s'han desenvolupat detectors de germani d'alta potència i alta velocitat per seguir el desenvolupament de làsers i moduladors.
Caracterització dels làsers: els científics de Sandia alineen les fibres òptiques amb làsers integrats no uniformes a escala de xips sota un microscopi.
Tot i que l'equip de recerca de Sandia ha aconseguit avançar en la investigació, diuen que han de perfeccionar encara més el seu enfocament amb els socis de la indústria abans que els xips fotònics comencin a sortir de la línia de muntatge. En futures investigacions, l'equip d'investigació de Sandia espera combinar làsers amb altres components òptics en un sol xip.
L'objectiu dels laboratoris nacionals de Sandia en la construcció de làsers a escala de xips és traduir la tecnologia a la indústria. L'equip utilitza moltes de les mateixes eines que s'utilitzen en les fàbriques comercials de semiconductors, i els làsers produeixen longituds d'ona de llum que s'utilitzen normalment a la indústria de les telecomunicacions anomenades banda C i banda O.
L'equip d'investigació de Sandia diu que un cop demostrin la plataforma fotònica al laboratori nacional, poden transmetre la tecnologia a empreses nord-americanes, on es poden centrar a comercialitzar la producció a més gran escala.
Sandia National Laboratories també està invertint en microxips òptics perquè transmeten més informació que els xips tradicionals. Però l'equip d'investigació de Sandia diu que els reptes de fabricació estan impedint la seva adopció generalitzada. Tot i que la tecnologia és ben coneguda a la comunitat científica, l'electrònica encara domina a la majoria de microxips.
Amb la seva plataforma per construir circuits fotònics, Sandia National Laboratories s'ha posicionat com a líder en el suport a la indústria i altres organitzacions en la investigació i el desenvolupament de la fotònica durant els propers anys. Tanmateix, la investigació dels Laboratoris Nacionals de Sandia no està finançada actualment per la Llei CHIPS. Sandia National Laboratories vol que altres països col·laborin en noves tecnologies.
El president Joe Biden va signar la Llei CHIPS i Ciència de 2022, un projecte de llei no partidista que ofereix 52.700 milions de dòlars en incentius per a la indústria dels semiconductors. Tot i que s'espera que aquesta legislació augmenti la producció de xips d'ordinador fabricats als Estats Units, també proporcionarà finançament per a semiconductors fotònics.
Com tots sabem, la Llei de xips i ciència es descriu molt bé com una política de subvencions i subvencions per a la indústria nord-americana, però essencialment suprimeix el creixement de la indústria de semiconductors de la Xina. El projecte de llei restringeix explícitament les empreses rellevants a la Xina per construir inversions o expansió de fàbriques de fabricació avançada, dificultant en gran mesura el desenvolupament de la indústria de semiconductors de la Xina, els intents dels Estats Units a través de la "Llei de Xip i Ciència" seran la "marginació" de la indústria de semiconductors de la Xina. , sens dubte "comportament hegemònic".
Llei de xip i ciència sobre l'impacte de la Xina, el curt termini condueix a un subministrament insegur de capacitat, retard d'expansió de la capacitat, limitacions d'R + D de la tecnologia; ia llarg termini és excloure les empreses xineses en el camp de les normes tècniques, va perdre l'oportunitat de desenvolupar estàndards.
Això només estimularà l'acceleració del procés de substitució nacional de la Xina, obligant la Xina a desenvolupar la indústria dels xips. La Xina està reconstruint un gran cicle nacional com a cos principal, el nou patró de desenvolupament de doble cicle nacional i internacional que es reforça mútuament, que serà el futur de la base més sòlida de la indústria de semiconductors de la Xina.