悉尼大學納米研究所的研究人員開發(fā)出一種小型硅半導體芯片，它將電子和光子（基于光）元素結合在一起。這項創(chuàng)新極大地增強了射頻（RF）帶寬和精確控制流經該裝置的信息的能力。帶寬的擴大意味著更多的信息可以流經芯片，而光子元件的加入則可以實現先進的濾波控制，從而創(chuàng)造出一種多功能的新型半導體器件。
研究人員預計，這種芯片將應用于先進的雷達、衛(wèi)星系統(tǒng)、無線網絡以及 6G 和 7G 電信的推廣，并為先進的主權制造打開大門。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）博士在悉尼大學的悉尼納米科學中心，手持用于制造半導體的硅晶片。圖片來源：Stefanie Zingsheim/悉尼大學
該芯片是利用硅光子學中的一種新興技術制造的，這種技術可以在不到5毫米寬的半導體上集成各種系統(tǒng)。指導研究團隊的副校長（研究）本-埃格爾頓（Ben Eggleton）教授將其比喻為拼裝樂高積木，通過先進的元件封裝，利用電子"芯片"將新材料集成在一起。這項發(fā)明的研究成果已發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。
領導芯片設計的物理學院光子集成副主任阿爾瓦羅-卡薩斯-貝多亞（Alvaro Casas Bedoya）博士說，這種獨特的異質材料集成方法已經醞釀了10年。
他說："利用海外半導體代工廠制造基本芯片晶圓與本地研究基礎設施和制造相結合，對開發(fā)這種光子集成電路至關重要。這種架構意味著澳大利亞可以發(fā)展自己的主權芯片制造，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納米研究所的悉尼納米科學中心。圖片來源：Stefanie Zingsheim/悉尼大學
埃格爾頓教授強調，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。這項發(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體行業(yè)服務局（S3B）等旨在發(fā)展本地半導體生態(tài)系統(tǒng)的倡議不謀而合。
S3B主任Nadia Court博士說："這項工作與我們推動半導體技術進步的使命相契合，為澳大利亞半導體創(chuàng)新的未來帶來了巨大希望。在全球對半導體行業(yè)的關注和投資日益增加的關鍵時刻，這項成果增強了澳大利亞在研究和設計領域的實力。"
該集成電路是與澳大利亞國立大學（Australian National University）的科學家合作設計的，在悉尼大學納米科學中心（University of Sydney Nanoscience Hub）的核心研究設施潔凈室（Core Research Facility cleanroom）制造完成。
芯片中的光子電路意味著該設備具有令人印象深刻的 15 千兆赫茲可調頻率帶寬，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："這項發(fā)明由我們令人印象深刻的博士生馬修-加勒特（Matthew Garrett）領導，是微波光子學和集成光子學研究的重大進展。微波光子濾波器在現代通信和雷達應用中發(fā)揮著至關重要的作用，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量。我們將先進功能集成到半導體芯片中的創(chuàng)新方法，特別是鹵化玻璃與硅的異質集成，有望重塑本地半導體的格局。"
這項研究的合著者兼高級研究員莫里茨-默克萊因（Moritz Merklein）博士說："這項工作為新一代具有寬帶頻率可調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，為增強通信和傳感能力提供了可能性。"
編譯來源：ScitechDaily
