La Universidad de Sydney desarrolla una arquitectura de chip electroóptico ‘similar a Lego’

04 dic 2023

La integración de la electrónica con la fotónica tiene aplicaciones en satélites, telecomunicaciones inalámbricas y 6G.

Investigadores de la Nano Instituto de la Universidad de Sydney han inventado un chip semiconductor de silicio compacto que integra la electrónica con componentes fotónicos. La nueva tecnología amplía significativamente el ancho de banda de radiofrecuencia y la capacidad de controlar con precisión la información que fluye a través de la unidad.

El ancho de banda ampliado significa que puede fluir más información a través del chip y la inclusión de fotónica permite controles de filtro avanzados, creando un nuevo dispositivo semiconductor versátil.

Los investigadores esperan que el chip tenga aplicaciones en radares avanzados, sistemas satelitales, redes inalámbricas y el despliegue de telecomunicaciones 6G y 7G y también abra la puerta a la fabricación soberana avanzada. También podría ayudar en la creación de fábricas de valor agregado de alta tecnología en lugares como el distrito Aerotropolis del oeste de Sydney.

El chip se construye utilizando una tecnología emergente en fotónica de silicio que permite la integración de diversos sistemas en semiconductores de menos de 5 milímetros de ancho. Provicecanciller (Investigación) Profesor Ben Eggletonque dirige el equipo de investigación, lo comparó con el ensamblaje de bloques de construcción de Lego, donde se integran nuevos materiales a través de un empaquetado avanzado de componentes, utilizando chips electrónicos.

La investigación para esta invención ha sido publicada en Comunicaciones de la naturaleza.

Potencial australiano

El Dr. Álvaro Casas Bedoya, director asociado de Integración Fotónica de la Facultad de Física, quien dirigió el diseño del chip, dijo que el método único de integración de materiales heterogéneos lleva 10 años en desarrollo.

“El uso combinado de fundiciones de semiconductores en el extranjero para fabricar el chip básico de oblea con la infraestructura de investigación y fabricación local ha sido vital en el desarrollo de este circuito integrado fotónico”, dijo. “Esta arquitectura significa que Australia podría desarrollar su propia fabricación soberana de chips sin depender exclusivamente de fundiciones internacionales para el proceso de valor agregado”.

El Prof. Eggleton destacó el hecho de que la mayoría de los puntos del informe del gobierno australiano Lista de tecnologías críticas de interés nacional dependen de los semiconductores. Dijo que la invención significa que el trabajo en Sydney Nano encaja bien con iniciativas como la [Australian] Oficina de Servicios del Sector de Semiconductores (S3B), patrocinado por el Gobierno de Nueva Gales del Sur, cuyo objetivo es desarrollar el ecosistema local de semiconductores.

La Dra. Nadia Court, directora de S3B, comentó: “Este trabajo se alinea con nuestra misión de impulsar avances en la tecnología de semiconductores, lo que representa una gran promesa para el futuro de la innovación de semiconductores en Australia. El resultado refuerza la fortaleza local en investigación y diseño en un momento crucial de mayor enfoque global e inversión en el sector”.

Diseñado en colaboración con científicos de la Universidad Nacional de Australia, el circuito integrado se construyó en la sala limpia del Core Research Facility del Centro de Nanociencia de la Universidad de Sydney, un edificio de 150 millones de dólares australianos (100 millones de dólares estadounidenses / 92 millones de euros) construido expresamente con litografía avanzada. e instalaciones de deposición.

El circuito fotónico del chip significa un dispositivo con un ancho de banda de 15 gigahercios de frecuencias sintonizables con una resolución espectral de sólo 37 MHz, que es menos de un cuarto del uno por ciento del ancho de banda total. El profesor Eggleton dijo: “Dirigido por nuestro estudiante de doctorado Matthew Garrett, este invento es un avance significativo para la fotónica de microondas y la investigación de la fotónica integrada.

“Los filtros fotónicos de microondas desempeñan un papel crucial en las aplicaciones de radar y comunicaciones modernas, ya que ofrecen la flexibilidad de filtrar con precisión diferentes frecuencias, reducir la interferencia electromagnética y mejorar la calidad de la señal. Nuestro enfoque innovador de integrar funcionalidades avanzadas en chips semiconductores, en particular la integración heterogénea de vidrio de calcogenuro con silicio, tiene el potencial de remodelar el panorama local de semiconductores”.

El coautor e investigador principal, el Dr. Moritz Merklein, dijo: “Este trabajo allana el camino para una nueva generación de filtros fotónicos de RF compactos de alta resolución con sintonización de frecuencia de banda ancha, particularmente beneficiosos en cargas útiles de comunicación de RF aéreas y espaciales, abriendo posibilidades para mejorar capacidades de comunicación y detección”.