Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Многослойная технология изготовления 3D оптоэлектронных чипов

Многослойная технология изготовления 3D оптоэлектронных чипов
Сложные трехмерные интегральные схемы, содержащие и оптические и электронные элементы, теперь легче производить, применяя технологию связанных пластин, разработанную Европейским исследовательским консорциумом. Фотоника – наука управления фотонами – частицами, из которых состоит свет.


Фотонные элементы применяются в телефонных и компьютерных сетях, где они управляют потоком информации, передаваемой по оптоволоконным линиям связи. Мониторы загрязнения, лазерные дальномеры, хирургические лазеры и DVD плееры – это другие примеры применения фотоники. Фотонные приборы сделаны на чипах, они подобны электрическим цепям, и представляют собой комбинацию таких элементов как лазерные диоды, волноводы и детекторы. Некоторые из этих цепей используют только оптические элементы, но в большинстве своём они – гибриды, включающие как фотонные так и электронные элементы.

Фото: ICT Results

По словам Гельмута Хеидрика из института связи в Берлине, проблема в том, что производство столь сложных приборов ограничивается отсутствием соответствующих технологий. В частности, фотонные компоненты основаны на специальных полупроводниках, таких как арсенид галлия (GaAs) или фосфид индия (InP), в то время как в производстве электронные компонентов пока используют кремний. А использование в одном устройстве элементов, сделанных из совершенно разных материалов, достаточно трудоемко и дорого.

Вместо того чтобы использовать 2 типа полупроводников в одном процессе, можно применять отдельные пластины, в составе каждой из которых лежит однородный материал, а затем эти пластины можно скрепить вместе. В июне 2004 года команда европейских ученых продемонстрировала, что эта технология связанных пластин может быть эффективна при производстве сложных многоуровневых фотонных устройств.

Микрокольцовые лазеры

Для демонстрации потенциала технологии связанных пластин, разработчики планируют произвести оптические элементы, известные как активные микрокольцовые резонаторы. Микрокольца, действующие как устройства накопления энергии, - ключевой часть лазеров. Они позволяют распространять широкополосные сигналы связи в диапазоне частот работы лазеров. Они также имеют большим потенциал, как преобразователи длинных волн для телекоммуникациях, и находят применение, как детекторы биологических и химических веществ.

Используя Inp и GaAs, группа WAPITI создала различные виды микроколец с радиусом менее 10 нанометров. 2-слойная технология позволила им создать микрокольца с вертикальным соединениям с прозрачными волноводами, которые переносят свет в и из микроколец. По сравнению с стандартной технологией горизонтальных связей в единственном уровне, вертикальные связи позволяют производить меньшие микрокольца, обеспечивающие большую скорость передачи данных. Исследователи протестировали свои микрокольцовые лазеры на нескольких мультиплексированных каналах с разделением по длине волны, и получили скорость передачи данных порядка 7 Гбит/с.

Синхронизация - одна из самых больших трудностей этой технологии. Каждый слой – пластина из полупроводникового материала, первоначально включает тысячи чипов. Только в конце процесса производства каждый чип отделяется и упаковывается. При размерах элементов цепей в 45 нанометров и меньше, точная синхронизация – досаточно сложная задача.

Поддержание синхронизации достаточно проблематично и в одном слое, при 2 слоях это становится нетривиальной задачей. Различные материалы пластин обладают различными параметрами теплового расширения, таким образом при функционировании цепи и нагревании ее элементов температурные изменения вызывают рассинхронизацию.

Используя литографию электронного луча, группа WAPITI получили неплохие результаты в синхронизации пластин InP и GaAs диаметром 55 мм - в настоящее время это стандартный размер пластин для этих материалов. Будущие разработки позволят увеличить размер этих пластин с 50 мм до 300 мм – стандартный размер кремниевых пластин.

Практическая технология

Хотя проект не рассчитан на практическое применение конечным пользователем, Хейдрик Уверен, что технология разработанная WAPITI очень перспективна и в коммерческом плане.

Партнеры по WAPITI в данный момент ищут коммерческую компанию, заинтересованную в развитии данного проекта. Применение этой технологии также предпочтительно и с экологической точки зрения. Обладая маленьким размером, микрокольцовые лазеры рассчитаны на выходную мощность менее 1 мВт, так как они не предназначены для связи на большие расстояния, требующие 6-30 мВт. Их высококачественные резонаторы, однако, чрезвычайно чувствительны к поверхностным модификациям, поэтому они найдут обширное применение как датчики биологических и химических веществ, считает Хейдрик.

Проект WAPITI, поддерживаемый ЕС, координируется институтом связи Фраунхофера имеет еще 4 института-партнера: Римский национальный институт по исследованиям и разработкам в области микротехнологий, институт Макса Планка микрофизики в Германии, Афинский университет, Кембриджский университет в Великобритании. Пятый партнер, EV Group из Австрии, участвовал в процессе соединения пластин. WAPITI проработал с июня 2004 до сентября 2007.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
-1
«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК

«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК

Ученые экспериментировали со способами использования ДНК в качестве носителя данных, но трудно извлекать записанные на нее данные и манипулировать ими. Теперь команда разработала «химические нейроны», которые могут проводить вычисления с данными, хранящимися в ДНК, и легко считывать ответы.

Современные системы хранения данных могут впечатлять, но, как и во многих других случаях, природа сделала это намного эффективнее, чем все, чего мы достигли. Один грамм ДНК может хранить до 215 миллионов ГБ данных, что теоретически означает, что содержимое всего Интернета может храниться в чем-то размером с обувную коробку. Более того, при правильных условиях ДНК может существовать тысячи или даже...
28.11.22 07:46
0
1
Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает химические секреты далекого мира, открывая путь для изучения планет

Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает химические секреты далекого мира, открывая путь для изучения планет

С тех пор как в 1995 году была открыта первая планета, вращающаяся вокруг звезды, отличной от Солнца, стало ясно, что планеты и планетные системы более разнообразны, чем мы могли себе представить. Такие экзопланеты дают нам возможность изучить, как планеты ведут себя в разных ситуациях. И изучение их атмосферы является важной частью головоломки.

Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА (JWST) — самый большой телескоп в космосе. Запущенный на Рождество 2021 года, он стал идеальным инструментом для исследования миров. Теперь ученые впервые использовали телескоп, чтобы раскрыть химический состав экзопланеты. И данные, выпущенные в виде препринта (еще не опубликованы в рецензируемом журнале), предлагают некоторые неожиданные результаты. Многи...
27.11.22 18:25
0
1
Исследование зоны появления сигнала Wow! ничего не выявило

Исследование зоны появления сигнала Wow! ничего не выявило

Международная группа астрономов провела двойное телескопическое исследование зоны, где возник сигнал Wow! и не смогла обнаружить какой-либо сигнал.

15 августа 1977 года радиотелескоп «Большое ухо» в кампусе Университета штата Огайо записал на бумажную ленту 72-секундный узкополосный сигнал. Несколько дней спустя Джерри Эхман, астроном из университета, изучил запись и нашел сигнал настолько необычным, что нацарапал слово «Wow!» рядом с точками данных. С тех пор этот сигнал долго обсуждался в астрономическом сообществе, но никто так и не смог ...
26.11.22 10:14
0
3
Возможно, в породах кратера Марса найдены органические соединения

Возможно, в породах кратера Марса найдены органические соединения

В исследовании в журнале Science анализируется несколько камней, найденных на дне кратера Езеро на Марсе, где в 2020 году приземлился марсоход Perseverance, что свидетельствует о значительном взаимодействии между камнями и жидкой водой. Эти породы также содержат доказательства, свидетельствующие о присутствии органических соединений.

Существование органических соединений (химических соединений с углеродно-водородными связями) не является прямым свидетельством жизни, поскольку они соединения могут быть созданы в результате небиологических процессов. Чтобы определить это, потребуется будущая миссия по возвращению образцов на Землю.Исследование под руководством исследователей из Калифорнийского технологического института было про...
25.11.22 09:19
0
5
iPhone 14 и 14 Plus предлагают лучшие камеры, лучшее время автономной работы и технологию SOS

iPhone 14 и 14 Plus предлагают лучшие камеры, лучшее время автономной работы и технологию SOS

7 сентября Apple анонсировала новый iPhone 14 вместе с более крупным 14 Plus. Оба телефона 5G оснащены новой системой камер, функцией обнаружения сбоев, экстренным вызовом SOS через спутник и лучшим временем автономной работы среди всех iPhone.

У базового iPhone 14 6,1-дюймовый дисплей Super Retina XDR, а модель Plus — 6,7 дюйма. Дисплеи оснащены прочным стеклом Ceramic Shield, а также водо- и пыленепроницаемы. Широко разрекламированная система камер включает в себя новые камеры Main, TrueDepth и Ultra wide. У камеры Main большая диафрагма 1,5 и пиксели размером 1,9 микрометра, что позволяет улучшать фото и видео при всех сценариях осв...
11.09.22 10:54
0
0
Дистанционно управляемые тараканы-киборги теперь питаются от Солнца

Дистанционно управляемые тараканы-киборги теперь питаются от Солнца

Зачем создавать роботов с нуля, если природа уже сделала за нас большую часть тяжелой работы? Это причина создания насекомых-киборгов, и теперь ученые нашли способ сделать дистанционно управляемых тараканов-киборгов более совершенными, питая их с помощью специальных солнечных батарей.

Насекомые используют целый ряд мощных органов чувств, они достаточно малы, чтобы добраться до недоступных для нас мест, они могут выживать в неблагоприятных условиях, они могут с легкостью карабкаться по поверхности или летать. Все это полезные атрибуты для роботов — или, что еще лучше, киборгов, если прикрепить электронные устройства к живым насекомым. За прошедшие годы многие виды насекомых под...
06.09.22 08:12
0
9
Оптический чип обрабатывает почти 2 миллиарда изображений в секунду

Оптический чип обрабатывает почти 2 миллиарда изображений в секунду

Исследователи разработали новый мощный оптический чип, способный обрабатывать почти 2 миллиарда изображений в секунду. Устройство состоит из нейронной сети, которая показывает, как свет, не нуждаясь в компонентах, замедляющих работу побочных эффектов компьютерных микросхем.

В основе нового чипа лежит нейронная сеть - система, моделирующая то, как мозговая информация. Эти сети происходят из узлов, которые соединяются друг с другом с появлением нейронов, и они даже «обучаются» органическому мозгу, занимаясь набором данных, например, распознавание объектов на изображениях или словах в речи. Со временем они намного лучше справляются с задачами. Но вместо электрических с...
08.06.22 07:10
0
2
Самые быстрые логические вентили могут сделать компьютеры в миллион раз быстрее

Самые быстрые логические вентили могут сделать компьютеры в миллион раз быстрее

Логические вентили - это фундаментальные строительные блоки компьютеров, и исследователи из Университета Рочестера разработали самые быстрые из созданных.

Уничтожая графен и золото лазерными импульсами, новые логические вентили работают в миллион раз быстрее, чем в существующих компьютерах, демонстрируя жизнеспособность «световолновой электроники». Логические элементы принимают два входа, сравнивают их, а затем выводят сигнал на основе результата. Например, они могут выводить 1, если оба входящих сигнала равны 1 или 0, или если один из них или ни о...
14.05.22 10:42
0