'레고처럼 딱 맞는' 광칩, 반도체 산업의 문을 열다

'레고처럼 쏙쏙 들어오는' 광칩, 반도체 산업의 문을 연다

스태프 작가에 의해

04년 2023월 XNUMX일, 호주 시드니(SPX)

시드니 대학교 나노 연구소(University of Sydney Nano Institute)의 연구원들은 전자 장치와 광자 또는 빛 구성 요소를 통합하는 소형 실리콘 반도체 칩을 발명했습니다. 새로운 기술은 무선 주파수(RF) 대역폭과 장치를 통해 흐르는 정보를 정확하게 제어하는 기능을 크게 확장합니다.

대역폭이 확장되면 칩을 통해 더 많은 정보가 흐를 수 있으며, 포토닉스를 포함하면 고급 필터 제어가 가능해 다용도의 새로운 반도체 장치가 탄생합니다.

연구원들은 이 칩이 고급 레이더, 위성 시스템, 무선 네트워크, 6G 및 7G 통신 출시에 적용되고 고급 독립 제조의 문이 열릴 것으로 기대합니다. 또한 서부 시드니의 Aerotropolis 구역과 같은 장소에 첨단 기술 부가가치 공장을 설립하는 데 도움이 될 수도 있습니다.

이 칩은 폭이 5mm 미만인 반도체에 다양한 시스템을 통합할 수 있는 실리콘 포토닉스의 새로운 기술을 사용하여 제작되었습니다. 연구팀을 이끄는 벤 이글턴 부총장(연구) 교수는 이를 전자 '칩렛'을 사용해 부품의 첨단 패키징을 통해 신소재를 통합하는 레고 빌딩 블록을 맞추는 것에 비유했다.

본 발명에 대한 연구는 Nature Communications에 게재되었습니다.

칩 설계를 주도한 물리학과 광자 통합 담당 부소장인 Alvaro Casas Bedoya 박사는 이종 재료 통합의 독특한 방법이 개발되는 데 10년이 걸렸다고 말했습니다.

“기본 칩 웨이퍼를 만들기 위해 해외 반도체 파운드리와 현지 연구 인프라 및 제조를 결합하는 것이 이 광자 집적 회로를 개발하는 데 필수적이었습니다.”라고 그는 말했습니다.

"이 아키텍처는 호주가 부가가치 프로세스를 위해 국제 파운드리에만 의존하지 않고 자체 독립 칩 제조를 개발할 수 있음을 의미합니다."

Eggleton 교수는 연방정부의 국익에 관한 핵심 기술 목록에 있는 대부분의 항목이 반도체에 달려 있다는 사실을 강조했습니다.

그는 이번 발명은 시드니 나노(Sydney Nano)의 작업이 지역 반도체 생태계 개발을 목표로 하는 NSW 정부가 후원하는 반도체 부문 서비스국(S3B)과 같은 계획과 잘 부합한다는 것을 의미한다고 말했습니다.

S3B 이사인 Nadia Court 박사는 “이번 작업은 호주 반도체 혁신의 미래에 대한 큰 약속을 제시하면서 반도체 기술 발전을 주도하려는 우리의 사명과 일치합니다. 이 결과는 해당 분야에 대한 글로벌 관심과 투자가 증가하는 중요한 시기에 연구 및 디자인 분야의 지역적 강점을 강화합니다.”

호주 국립 대학의 과학자들과 협력하여 설계된 집적 회로는 고급 리소그래피 및 증착 시설을 갖춘 150억 XNUMX천만 달러 규모의 특수 목적 건물인 시드니 대학 나노과학 허브의 핵심 연구 시설 클린룸에서 제작되었습니다.

칩의 광자 회로는 전체 대역폭의 15/37 미만인 XNUMXMHz에 불과한 스펙트럼 분해능을 갖춘 조정 가능한 주파수의 놀라운 XNUMXGHz 대역폭을 갖춘 장치를 의미합니다.

Eggleton 교수는 다음과 같이 말했습니다. “우리의 인상적인 박사 과정 학생 Matthew Garrett이 주도한 이 발명은 마이크로파 포토닉스 및 통합 포토닉스 연구에 있어 중요한 발전입니다.

“마이크로파 광자 필터는 현대 통신 및 레이더 응용 분야에서 중요한 역할을 하며 다양한 주파수를 정밀하게 필터링하고 전자기 간섭을 줄이고 신호 품질을 향상시키는 유연성을 제공합니다.

"고급 기능을 반도체 칩에 통합하는 우리의 혁신적인 접근 방식, 특히 칼코게나이드 유리와 실리콘의 이종 통합은 국내 반도체 환경을 재편할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다."

공동 저자이자 수석 연구원인 Moritz Merklein 박사는 다음과 같이 말했습니다. “이 연구는 광대역 주파수 조정 기능을 갖춘 차세대 소형 고해상도 RF 광 필터의 길을 열었습니다. 특히 공중 및 우주 RF 통신 페이로드에 유용하며 향상된 가능성을 열어줍니다. 통신 및 감지 기능을 제공합니다.”

연구 보고서:이질적으로 통합된 브릴루앙 및 활성 실리콘 광자 회로를 사용하는 통합 마이크로파 광자 노치 필터