Микроэлектроника: Потери света в фотонных чипах приближены к показателям оптоволокна

MForum.ru

Микроэлектроника: Потери света в фотонных чипах приближены к показателям оптоволокна

10.03.2026, MForum.ru


Исследователи Калифорнийского технологического института (Caltech) разработали технологию фотонных чипов с низкими потерями при передаче света в диапазоне от видимого спектра до телекоммуникационных длин волн. Работа опубликована в журнале Nature.

Ключевой показатель - потери света в новом фотонном чипе составляют менее 0,1 дБ/м в широком диапазоне длин волн: от 458 нм (синий спектр) до 1550 нм (телекоммуникационный диапазон). Этот результат сопоставим с показателями стандартного телекоммуникационного оптоволокна. В кольцевых резонаторах, изготовленных по новой технологии, достигнута оптическая добротность более 180 млн на всех измеренных длинах волн.

 

 

Как этого добились

Достижение стало возможным благодаря применению CMOS-совместимого процесса производства на основе германосиликата (легированного германием кварцевого стекла) того же материала, который используется для сердцевины оптоволоконных кабелей.

Ученые адаптировали стандартный литографический процесс для формирования наноразмерных волноводов на поверхности 8- и 12-дюймовых кремниевых пластин. Волноводы выполнены в форме спиралей, что позволяет свету проходить большой оптический путь на малой площади кристалла.

Благодаря сравнительно низкой температуре плавления германосиликата, исследователи применяют процесс «reflow» (оплавление) в печи, за счет чего поверхность волноводов сглаживается до неровностей атомарного уровня. Это подавляет рассеяние, характерное для "традиционных" схем кремниевой фотоники. 

Основные преимущества

Технология совместима с действующими CMOS-линиями и не требует высокотемпературного отжига (как нитрид кремния, которому для отжига требуются температуры >1000°C), что позволяет интегрировать фотонные схемы и традиционную микроэлектронику (back-end-of-line).

Работа в диапазоне от синего до телекоммуникационных длин волн расширяет возможности применения, включая атомные операции для оптических часов и сенсоров.

На видимых длинах волн новая платформа превосходит нитрид кремния в 20 раз, заявляют ученые.

Не только теория

Исследователи создали несколько рабочих устройств на новой платформе:

Устройство размером в несколько миллиметров преобразует недорогие многомодовые диодные лазеры в узкополосные лазеры с шириной линии 10 Гц. Достигнуто более чем 100-кратное (20 dB) увеличение когерентности по сравнению с предыдущими результатами в синем, зеленом и красном диапазонах. Также созданы дисперсионно-инженерные солитонные микрогребенки и лазеры Бриллюэна, усиленные одновременным оптическим и акустическим ограничением.

Что еще обещает сделать возможным новая технология

  • Создание компактных фотонных квантовых компьютеров и квантовых сетей
  • Снижение энергопотребления серверной инфраструктуры
  • Создание улученных систем биомедицинской визуализации, использующих видимый свет
  • Создание легких дисплеев дополненной реальности с высоким разрешением
  • Создание портативных систем точного времени и навигации, не требующих GPS

Исследователи продолжают совершенствовать технологию, планируя дальнейшее снижение потерь и интеграцию активных компонентов (лазеров, усилителей, электрооптических устройств) непосредственно на чип для создания полных фотонных систем для портативных часов, квантовых технологий и сенсорных применений. В числе поддерживающих разработку организаций - DARPA и ВВС США.

--

теги: микроэлектроника горизонты технологий кремниевая фотоника германосиликат наука научные разработки

--

© Алексей Бойко, MForum.ru


Публикации по теме:

31.07.2026. В МФТИ разработали технологию, которая позволит работать с двумерными материалами типа дисульфида молибдена

27.07.2026. Американские исследователи объединили на одном фотонном чипе несколько функций по работе с терагерцевыми технологиями

26.06.2026. IBM представила технологию, обещающую плотность размещения узлов от 7А

11.06.2026. В Южной Корее экспериментируют с комбинацией оксида цинка ZnO и теллура Te

03.06.2026. Ученые из Японии и США разработали кремниевый спинтронный p-бит

13.05.2026. «Вечный двигатель» или научный прорыв? Экс-сотрудник NASA привлёк $12 млн на чип, работающий "от квантового вакуума"

08.05.2026. Кремниевые осцилляторы вместо кубитов - корейский путь к сверхбыстрым вычислениям

28.04.2026. Samsung представила кристалл DRAM, созданный по техпроцессу менее 10-нм

26.04.2026. Imec интегрировал модуляторы из ниобата и танталата лития на платформу кремниевой фотоники

13.04.2026. Инженеры USC создали чип памяти, работающий при температуре 700 °C

24.03.2026. Норвежский стартап Lace Lithography привлек $40 млн на литографию с атомарным разрешением

19.03.2026. Южнокорейские ученые подтвердили возможность длительной работы ИИ-чипов в условиях космической радиации

16.03.2026. Бесшовный фотонный интерфейс чип-окружающая среда: прорывы 2025–2026 годов

12.03.2026. UMC и HyperLight объединили усилия для массового производства чиплетов на основе TFLN

12.03.2026. IBM и Lam Research объединяют усилия для разработки логики суб-1 нм

07.03.2026. В Новосибирске разработали устройство, позволяющее исследовать оптические свойства материалов для микроэлектроники терагерцевых частот

04.03.2026. Nvidia готовит процессор для инференса на базе технологий Groq, OpenAI станет якорным клиентом

03.03.2026. В Сибири изучают возможности создания элементов памяти на квантовых точках

27.02.2026. В Пекинском университете создали лабораторный прототип транзистора FeFET с графеновым затвором длиной 1нм

24.02.2026. ASML добилась удвоения мощности источника света в EUV-машинах



Поиск по сайту:


Колонка редактора

11.11. МегаФон и МТС объявляют совместную позицию по вопросам текущего взаимодействия с банками

11.11. Российские корпоративные клиенты всё охотнее рекомендуют отечественную технику

11.11. Microsoft давит на администрацию президента США, выступая против запрета импорта чипов из Китая

11.11. МТС включила сеть LTE на склонах горнолыжного комплекса «Снегорка»

10.11. Обвинения в шпионаже вокруг Nvidia могут завершиться принятием законов, еще более ограничивающих доступ Китая к ИИ-чипам и современному оборудованию для их производства

10.11. Странная сделка в Японии – Mitsui Chemical покупает бизнес JSR

10.11. Infineon больше не может расширять мощности по производству чипов без «форвардных контрактов»

10.11. Билайн обеспечил мобильную связь на речном маршруте в Москве

10.11. Эйфелева башня и центральный парк Волгограда получили обновленную сеть МТС

10.11. МегаФон четвёртый год подряд стал «платиновым» работодателем

10.11. МТС улучшила покрытие в Ворсме Нижегородской области

09.11. Nexperia подала иск в Нидерландах против своего китайского владельца Wingtech и основателя компании

09.11. В Москве почти 9 тысяч наземных опор связи. Почему город в нижней десятке рейтинга TelecomSpot?

09.11. eSIM от Билайна - мобильный интернет в 164 странах

09.11. В Индии готовят регуляторику для массовой D2D сотово-спутниковой связи

Все статьи >>


Новости

11.11. Утечка раскрыла ёмкость батарей и общие черты iPhone 18 и 18e

11.11. OnePlus 17 может войти в число широкоэкранных флагманов 2027 года

11.11. В сети появились макеты iPhone Air 2 и iPhone 18

10.11. Oppo Pad Air6 с 12.1" экраном 120 Гц и Dimensity 7360 Super представлен официально

10.11. Bixby в One UI 9.5 получит автоматические задачи

10.11. Vivo работает над серийным АКБ ёмкостью 11 970 мАч

09.11. Серия Huawei Nova 17 получит 200-МП камеру и новые дисплеи

09.11. Realme 17 Pro – утечка указывает на батарею емкостью 10 000 мАч и Dimensity 7300

09.11. Утечка о Xiaomi 18 подтверждает 100-ваттную зарядку

06.11. Motorola представила Moto Watch 2 Fit и Moto Buds 2 Ultra

06.11. Motorola Signature 27 с АКБ 7000 мАч и 200-МП перископом представлен официально

05.11. Honor готовит смартфон с батареей 14 000–15 000 мАч

05.11. Утечка показывает дизайн в стиле Pixel 11 Pro Fold

05.11. Утечка о Samsung Galaxy A38 раскрыла батарею 6000 мАч

04.11. Утечка раскрыла характеристики и сроки выхода iPhone 18, 18e и Air 2

04.11. Утечка о Redmi Turbo 6 Max указывает на 7-дюймовый 2K-экран частотой 185 Гц

04.11. Vivo Y32 5G – АКБ 8000 мАч, Snapdragon 4 Gen 2 и защита IP69

04.11. OnePlus Turbo 6Vs представлен в Китае – тот же Turbo 6V в новом цвете

03.11. Redmi M100 Pro с Dimensity 7300-Ultra и тройной камерой представлен в Китае

03.11. Rogbid Model R5 – смарт-часы на полноценном Android с SIM-картой за $129.99