像乐高积木一样的光子芯片为半导体行业打开了大门

悉尼大学纳米研究所的研究人员发明了一种紧凑的硅半导体芯片，该芯片将电子器件与光子或光组件集成在一起。这项新技术大大扩展了射频（RF）带宽和准确控制流经该单元的信息的能力。

扩展的带宽意味着更多的信息可以通过芯片流动，光子的加入允许先进的滤波器控制，从而创造出一种通用的新型半导体器件。

研究人员预计，该芯片将应用于先进的雷达、卫星系统、无线网络以及6G和7G电信的推出，并为先进的主权制造业打开大门。它还可以帮助在西悉尼航空城等地创建高科技增值工厂。

AsS 波导和硅组件的异构集成，用于片上微波光子滤波器系统。

该芯片是使用硅光子学中的一种新兴技术构建的，该技术允许在宽度小于5毫米的半导体上集成各种系统。指导该研究团队的副校长（研究）Ben Eggleton教授将其比作组装乐高积木，使用电子“小芯片”通过先进的组件包装将新材料集成在一起。

这项发明的研究已经发表在《自然·通讯》上。

领导芯片设计的物理学院光子集成副主任Alvaro Casas Bedoya博士表示，这种独特的异质材料集成方法已经酝酿了10年。

他说：“将海外半导体铸造厂与当地的研究基础设施和制造相结合，制造出基本的芯片晶圆，这对开发这种光子集成电路至关重要。这种架构意味着澳大利亚可以发展自己的主权芯片制造业，而不必完全依赖国际铸造厂进行增值过程。”

Eggleton教授强调了一个事实，即联邦政府《符合国家利益的关键技术清单》上的大多数项目都依赖于半导体。

他说，这项发明意味着悉尼纳米的工作与新南威尔士州政府赞助的半导体行业服务局（S3B）等旨在发展当地半导体生态系统的举措非常吻合。

S3B董事Nadia Court博士表示：“这项工作符合我们推动半导体技术进步的使命，对澳大利亚半导体创新的未来充满希望。在全球对该行业的关注和投资增加的关键时刻，这一成果增强了当地在研究和设计方面的实力。”

该集成电路是与澳大利亚国立大学的科学家合作设计的，在悉尼大学纳米科学中心的核心研究设施洁净室建造，这是一座专门建造的价值1.5亿美元的建筑，拥有先进的光刻和沉积设施。

芯片中的光子电路意味着一种具有令人印象深刻的15千兆赫可调谐频率带宽的设备，其光谱分辨率仅为37兆赫，不到总带宽的四分之一。

Eggleton教授说：“在我们令人印象深刻的博士生Matthew Garrett的领导下，这项发明是微波光子学和集成光子学研究的重大进展。微波光子滤波器在现代通信和雷达应用中发挥着至关重要的作用，它提供了精确滤波不同频率的灵活性，减少了电磁干扰，提高了信号质量。我们将先进功能集成到半导体芯片中的创新方法，特别是硫族化物玻璃与硅的异质集成，具有重塑当地半导体格局的潜力。”

合著者兼高级研究员Moritz Merklein博士说：“这项工作为新一代具有宽带频率可调谐性的紧凑、高分辨率射频光子滤波器铺平了道路，特别有益于航空和星载射频通信有效载荷，为增强通信和传感能力开辟了可能性。”

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