Sandia National Laboratories ผสานรวมเลนส์ขนาดเล็กบนซิลิคอนไมโครชิป

Sandia National Laboratories รวมเลนส์ขนาดเล็กบนชิปซิลิคอน! แนวทางนี้ช่วยให้ Sandia National Laboratories สามารถสร้างแบนด์วิธสูงและออปติกความเร็วสูง รวมถึงเลเซอร์อินเดียมฟอสไฟด์ โมดูเลเตอร์ลิเธียมไนโอเบต เครื่องตรวจจับเจอร์เมเนียม และตัวแยกอะคูสโตออปติกที่มีการสูญเสียต่ำ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักทั้งหมดของระบบออปติคัลกำลังสูง
การผลิตเลเซอร์บนซิลิคอนเป็นผลงานที่ท้าทายที่ Sandia National Laboratories เชื่อว่าจะช่วยขยายความเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ของสหรัฐฯ สถาบันหรือองค์กรอื่นๆ เช่น UC Santa Barbara และ Intel ได้สร้างเลเซอร์ที่คล้ายกัน แต่ Sandia ได้ขยายประเภทของอุปกรณ์ที่ผสานรวมได้ นับเป็นครั้งแรกที่อุปกรณ์เหล่านี้สามารถทำงานร่วมกันบนไมโครชิปออปติคอลซิลิกอน หรือที่เรียกว่าวงจรรวมโทนิค ขณะนี้เลเซอร์กำลังถูกรวมเข้ากับอุปกรณ์ออพติคอลขนาดเล็กอื่นๆ เพื่อทำให้รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองปลอดภัยขึ้น ศูนย์ข้อมูลมีประสิทธิภาพมากขึ้น ไบโอเซนเซอร์พกพาสะดวกมากขึ้น และเรดาร์และเทคโนโลยีการป้องกันอื่นๆ มีความหลากหลายมากขึ้น
เวเฟอร์ทดลอง - ที่ Sandia National Laboratories เลเซอร์และแอมพลิฟายเออร์สำหรับทดลองมากกว่า 1,000 เครื่อง "ประดับ" เวเฟอร์ซิลิคอนเคลือบทองขนาด 3 นิ้ว
แนวทางนี้ช่วยให้ Sandia National Laboratories สามารถสร้างแบนด์วิธสูงและออปติกความเร็วสูง รวมถึงเลเซอร์อินเดียมฟอสไฟด์ โมดูเลเตอร์ลิเธียมไนโอเบต เครื่องตรวจจับเจอร์เมเนียม และตัวแยกอะคูสโตออปติกที่มีการสูญเสียต่ำ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักทั้งหมดของระบบออปติคัลกำลังสูง
ซิลิคอนแบบบูรณาการเป็นขั้นตอนสำคัญสู่อนาคตของการผลิต
ซิลิคอนเป็นส่วนสำคัญของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และเป็นวัสดุที่จำเป็นสำหรับการผลิตชิปคอมพิวเตอร์ อย่างไรก็ตาม ด้วยตัวของมันเอง มันเป็นวัสดุที่ไม่มีประโยชน์สำหรับการทำเลเซอร์ ความท้าทายสำหรับนักวิจัยคือคิดค้นวิธีการให้ส่วนประกอบออปติกที่ทำจากวัสดุหลายชนิดอยู่ร่วมกันบนไมโครชิปซิลิคอน
วัสดุเหล่านี้ไม่สามารถเกาะติดกันได้ ดังนั้นนักวิจัยจึงหลอมรวมพวกมันกับซิลิกอนเป็นชั้นที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการรวมเข้าด้วยกันแบบต่างกัน
ทีมวิจัยของ Sandia ประสบความสำเร็จในการแสดงเทคนิคการบูรณาการที่แตกต่างกันเพื่อสร้างอุปกรณ์ไฮบริดซิลิกอน: เลเซอร์และแอมพลิฟายเออร์ไฮบริดที่ทำจากอินเดียมฟอสไฟด์และซิลิกอน และโมดูเลเตอร์ที่คล้ายกันที่ทำจากลิเธียมไนโอเบตและซิลิกอน ซึ่งเข้ารหัสข้อมูลในแสงที่ผลิตโดยเลเซอร์
นอกจากนี้ ภายใต้แพลตฟอร์มเดียวกัน เครื่องตรวจจับเจอร์เมเนียมกำลังสูงและความเร็วสูงได้รับการพัฒนาเพื่อให้ทันกับการพัฒนาของเลเซอร์และโมดูเลเตอร์
ลักษณะเฉพาะของเลเซอร์ นักวิทยาศาสตร์ของ Sandia จัดแนวเส้นใยแก้วนำแสงด้วยเลเซอร์แบบรวมขนาดชิปที่ไม่สม่ำเสมอภายใต้กล้องจุลทรรศน์
ในขณะที่ทีมวิจัยของ Sandia ประสบความสำเร็จในการสร้างความก้าวหน้าในการวิจัย พวกเขากล่าวว่าพวกเขาจำเป็นต้องปรับปรุงแนวทางของพวกเขากับพันธมิตรในอุตสาหกรรมให้ดียิ่งขึ้น ก่อนที่ชิปโทนิคจะเริ่มออกจากสายการประกอบ ในการวิจัยในอนาคต ทีมวิจัยของ Sandia หวังว่าจะรวมเลเซอร์เข้ากับส่วนประกอบออปติกอื่นๆ บนชิปตัวเดียว
เป้าหมายของ Sandia National Laboratories ในการสร้างเลเซอร์ระดับชิปคือการแปลเทคโนโลยีไปสู่อุตสาหกรรม ทีมงานใช้เครื่องมือหลายอย่างแบบเดียวกับที่ใช้ในเซมิคอนดักเตอร์ fabs เชิงพาณิชย์ และเลเซอร์จะผลิตแสงความยาวคลื่นที่มักใช้ในอุตสาหกรรมโทรคมนาคมที่เรียกว่า C-band และ O-band
ทีมวิจัยของ Sandia กล่าวว่า เมื่อพวกเขาสาธิตแพลตฟอร์มโทนิคที่ห้องแล็บแห่งชาติแล้ว พวกเขาสามารถส่งต่อเทคโนโลยีนี้ไปยังบริษัทต่างๆ ของสหรัฐฯ ที่ซึ่งพวกเขาสามารถมุ่งเน้นที่การผลิตขนาดใหญ่ในเชิงพาณิชย์ได้
นอกจากนี้ Sandia National Laboratories ยังลงทุนในไมโครชิปออปติคอล เนื่องจากส่งข้อมูลได้มากกว่าชิปแบบเดิม แต่ทีมวิจัยของ Sandia กล่าวว่าความท้าทายด้านการผลิตกำลังขัดขวางการนำไปใช้อย่างแพร่หลาย แม้ว่าเทคโนโลยีนี้เป็นที่รู้จักกันดีในชุมชนวิทยาศาสตร์ แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยังคงมีอิทธิพลเหนือไมโครชิปส่วนใหญ่
ด้วยแพลตฟอร์มสำหรับการสร้างวงจรโทนิค Sandia National Laboratories ได้วางตำแหน่งตัวเองในฐานะผู้นำในอุตสาหกรรมสนับสนุนและองค์กรอื่น ๆ ในการวิจัยและพัฒนาโฟโตนิกส์ในอีกหลายปีข้างหน้า อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันการวิจัยของ Sandia National Laboratories ไม่ได้รับทุนสนับสนุนภายใต้พระราชบัญญัติ CHIPS Sandia National Laboratories ต้องการให้ประเทศอื่นๆ ร่วมมือกันเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่ๆ
ประธานาธิบดีโจ ไบเดนลงนามในกฎหมายชิปและวิทยาศาสตร์ปี 2022 ซึ่งเป็นร่างกฎหมายที่ไม่ฝักใฝ่ฝ่ายใดที่ให้สิ่งจูงใจมูลค่า 52.7 พันล้านดอลลาร์แก่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ แม้ว่ากฎหมายนี้คาดว่าจะเพิ่มการผลิตชิปคอมพิวเตอร์ที่ผลิตในสหรัฐฯ แต่ก็จะจัดหาเงินทุนสำหรับเซมิคอนดักเตอร์แบบโทนิคด้วย
อย่างที่เราทราบกันดีว่า Chip and Science Act ได้รับการอธิบายอย่างสวยงามว่าเป็นนโยบายการให้เงินสนับสนุนและเงินอุดหนุนสำหรับอุตสาหกรรมของสหรัฐฯ แต่โดยหลักแล้วยับยั้งการเติบโตของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ของจีน ร่างกฎหมายดังกล่าวจำกัดไม่ให้องค์กรที่เกี่ยวข้องในจีนสร้างการลงทุนหรือขยายการผลิตขั้นสูง ซึ่งเป็นอุปสรรคอย่างมากต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ของจีน ความพยายามของสหรัฐฯ ผ่าน "พระราชบัญญัติชิปและวิทยาศาสตร์" จะเป็น "ชายขอบ" ของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ของจีน , "พฤติกรรมเจ้าโลก" อย่างไม่ต้องสงสัย
Chip and Science Act เกี่ยวกับผลกระทบของจีน ระยะสั้นนำไปสู่การจัดหากำลังการผลิตที่ไม่ปลอดภัย ความล่าช้าในการขยายกำลังการผลิต ข้อจำกัดด้าน R & D ของเทคโนโลยี และระยะยาวคือการไม่รวมผู้ประกอบการจีนในด้านมาตรฐานทางเทคนิค สูญเสียโอกาสในการพัฒนามาตรฐาน
สิ่งนี้มีแต่จะกระตุ้นการเร่งกระบวนการทดแทนภายในประเทศของจีน บังคับให้จีนต้องพัฒนาอุตสาหกรรมชิป จีนกำลังสร้างวัฏจักรภายในประเทศขนาดใหญ่ขึ้นใหม่โดยเป็นตัวหลัก วัฏจักรคู่ในประเทศและระหว่างประเทศจะเสริมรูปแบบการพัฒนาใหม่ร่วมกัน ซึ่งจะเป็นรากฐานที่แข็งแกร่งที่สุดในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ของจีนในอนาคต