悉尼大學(xué)納米研究所的研究人員開發(fā)出一種小型硅半導(dǎo)體芯片，它將電子和光子（基于光）元素結(jié)合在一起。這項(xiàng)創(chuàng)新極大地增強(qiáng)了射頻（RF）帶寬和精確控制流經(jīng)該裝置的信息的能力。帶寬的擴(kuò)大意味著更多的信息可以流經(jīng)芯片，而光子元件的加入則可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的濾波控制，從而創(chuàng)造出一種多功能的新型半導(dǎo)體器件。
研究人員預(yù)計(jì)，這種芯片將應(yīng)用于先進(jìn)的雷達(dá)、衛(wèi)星系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)以及 6G 和 7G 電信的推廣，并為先進(jìn)的主權(quán)制造打開大門。它還能幫助在西悉尼航空城等地建立高科技增值工廠。
阿爾瓦羅-卡薩斯-貝多亞（Alvaro Casas Bedoya）博士在悉尼大學(xué)的悉尼納米科學(xué)中心，手持用于制造半導(dǎo)體的硅晶片。圖片來源：Stefanie Zingsheim/悉尼大學(xué)
該芯片是利用硅光子學(xué)中的一種新興技術(shù)制造的，這種技術(shù)可以在不到5毫米寬的半導(dǎo)體上集成各種系統(tǒng)。指導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)的副校長（研究）本-埃格爾頓（Ben Eggleton）教授將其比喻為拼裝樂高積木，通過先進(jìn)的元件封裝，利用電子"芯片"將新材料集成在一起。這項(xiàng)發(fā)明的研究成果已發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。
領(lǐng)導(dǎo)芯片設(shè)計(jì)的物理學(xué)院光子集成副主任阿爾瓦羅-卡薩斯-貝多亞（Alvaro Casas Bedoya）博士說，這種獨(dú)特的異質(zhì)材料集成方法已經(jīng)醞釀了10年。
他說："利用海外半導(dǎo)體代工廠制造基本芯片晶圓與本地研究基礎(chǔ)設(shè)施和制造相結(jié)合，對開發(fā)這種光子集成電路至關(guān)重要。這種架構(gòu)意味著澳大利亞可以發(fā)展自己的主權(quán)芯片制造，而不必完全依賴國際代工廠的增值工藝。"
阿爾瓦羅-卡薩斯-貝多亞博士（手持芯片）和本-埃格爾頓教授在悉尼大學(xué)納米研究所的悉尼納米科學(xué)中心。圖片來源：Stefanie Zingsheim/悉尼大學(xué)
埃格爾頓教授強(qiáng)調(diào)，澳大利亞聯(lián)邦政府國家利益關(guān)鍵技術(shù)清單上的大多數(shù)項(xiàng)目都依賴于半導(dǎo)體。這項(xiàng)發(fā)明意味著悉尼納米公司的工作與新南威爾士州政府贊助的半導(dǎo)體行業(yè)服務(wù)局（S3B）等旨在發(fā)展本地半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的倡議不謀而合。
S3B主任Nadia Court博士說："這項(xiàng)工作與我們推動半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步的使命相契合，為澳大利亞半導(dǎo)體創(chuàng)新的未來帶來了巨大希望。在全球?qū)Π雽?dǎo)體行業(yè)的關(guān)注和投資日益增加的關(guān)鍵時刻，這項(xiàng)成果增強(qiáng)了澳大利亞在研究和設(shè)計(jì)領(lǐng)域的實(shí)力。"
該集成電路是與澳大利亞國立大學(xué)（Australian National University）的科學(xué)家合作設(shè)計(jì)的，在悉尼大學(xué)納米科學(xué)中心（University of Sydney Nanoscience Hub）的核心研究設(shè)施潔凈室（Core Research Facility cleanroom）制造完成。
芯片中的光子電路意味著該設(shè)備具有令人印象深刻的 15 千兆赫茲可調(diào)頻率帶寬，光譜分辨率低至 37 兆赫茲，不到總帶寬的四分之一。
埃格爾頓教授說："這項(xiàng)發(fā)明由我們令人印象深刻的博士生馬修-加勒特（Matthew Garrett）領(lǐng)導(dǎo)，是微波光子學(xué)和集成光子學(xué)研究的重大進(jìn)展。微波光子濾波器在現(xiàn)代通信和雷達(dá)應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它可以靈活地精確過濾不同的頻率，減少電磁干擾并提高信號質(zhì)量。我們將先進(jìn)功能集成到半導(dǎo)體芯片中的創(chuàng)新方法，特別是鹵化玻璃與硅的異質(zhì)集成，有望重塑本地半導(dǎo)體的格局。"
這項(xiàng)研究的合著者兼高級研究員莫里茨-默克萊因（Moritz Merklein）博士說："這項(xiàng)工作為新一代具有寬帶頻率可調(diào)諧性的緊湊型高分辨率射頻光子濾波器鋪平了道路，尤其有利于空中和太空射頻通信有效載荷，為增強(qiáng)通信和傳感能力提供了可能性。"
編譯來源：ScitechDaily
