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

MForum.ru

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

16.03.2026, MForum.ru

Проблема сопряжения фотонных чипов с внешним миром долгое время оставалась ключевым барьером на пути развития оптических технологий. В традиционных волноводах свет жестко удерживается внутри сердцевины, что затрудняет его эффективное взаимодействие с активными устройствами, расположенными на поверхности чипа, или направленный вывод в свободное пространство. Две недавние разработки обещают кардинально изменить ситуацию.


Эванесцентный подход: 2D ультратонкие волноводы

В сентябре 2025 года группа исследователей предложила принципиально новую платформу, основанную на использовании двумерных ультратонких волноводов. Ключевая идея заключается в том, чтобы максимально уменьшить толщину волноводного слоя, вынуждая свет распространяться преимущественно вне материала.

В основе разработки лежит следующая физическая особенность нашего мира - когда толщина волновода становится значительно меньше длины волны света (nd/λ ≪ 1), оптическая мода перераспределяется, и более 99,9% энергии начинает распространяться в виде эванесцентного (затухающего) поля вокруг волновода.

Для демонстрации использовался волновод из монослоя дисульфида молибдена (MoS₂) толщиной всего 0,6 нм, заключенный в эластомерную оболочку. Благодаря атомарно гладкой поверхности, лишенной оборванных связей, на такой волновод можно напрямую переносить активные элементы.

Чтобы подтвердить работоспособность подхода, на волновод из MoS₂ напрямую интегрировали фотодетектор из диселенида вольфрама (WSe₂). Результаты впечатляют:

  • Чувствительность: нановаттный уровень (единицы нановатт)
  • Время отклика: микросекундный диапазон
  • Селективность: поляризационная чувствительность 0,94

Подробнее об этом можно почитать в Nature.

 

Активный вывод света: микроскопические «трамплины»

В марте 2026 года команда MIT представила иной подход к бесшовному интерфейсу — на этот раз для направленного вывода света с чипа в свободное пространство. Для этого были созданы двуcлойные структуры из нитрида кремния и нитрида алюминия. При охлаждении после высокотемпературного производства разные коэффициенты теплового расширения заставляют структуру изгибаться вверх, формируя микроскопические «трамплины» (авторы называют их ski jumps). Подробнее - в источнике - Photonics Spectra

 

Новый класс фотонных чипов представляет собой массивы микроскопических структур, которые изгибаются вверх, напоминая крошечные светящиеся трамплины для прыжков на лыжах. Исследователи могут точно контролировать излучение света тысячами таких структур одновременно. Фото предоставлено Массачусетским технологическим институтом.

 Источник: MIT

 

Может ли такая структура давать стабильную картинку - исследователи утверждают, что могут: «Эта система настолько стабильна, что нам даже не нужно корректировать ошибки. Паттерн остается идеально неподвижным сам по себе» — комментирует Генри Вэнь, соавтор исследования. Каждый «трамплин» соединен с волноводами, подводящими свет, а серия модуляторов позволяет независимо управлять тысячами таких излучателей одновременно.

Достигнутая плотность пикселей приближается к физическому пределу: 30 000 пикселей можно разместить на площади, которую в современных дисплеях смартфонов занимают всего два пикселя.

 

Перспективы

Эванесцентная платформа позволяет интегрировать любые активные устройства (лазеры, модуляторы, нелинейные элементы) на единой фотонной плате; создавать компактные и чувствительные сенсоры.

Система с «трамплинами» обещает cверхвысокое разрешение дисплеев (вплоть до полного исчезновения пиксельной структуры (сетки) в AR/VR-очках); масштабирование квантовых систем; создавать миниатюрные лидары для микророботов, вести высокоскоростную 3D-печать с параллельным управлением лучами. В общем, становятся возможными технологии, которые мы обычно наблюдаем в современных научно-фантастических фильмах.

Обе рассмотренные технологии представляют разные, но взаимодополняющие аспекты «бесшовного интерфейса»: эванесцентная платформа идеально решает задачу интеграции пассивных и активных компонентов на самом чипе, тогда как «трамплины» обеспечивают эффективный и масштабируемый вывод света с чипа в окружающее пространство. Вместе они формируют полную экосистему для будущих фотонных вычислений, коммуникаций и сенсорики.

--

подключайтесь к каналу Чипы и чиплеты на VK

--

теги: микроэлектроника горизонты технологий

--

© Алексей Бойко, MForum.ru


Публикации по теме:

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

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

10.03. Потери света в фотонных чипах приближены к показателям оптоволокна

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

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

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

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

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

24.02. В 2026 году в России может появиться фотолитограф нового поколения?

17.02. В Европе разработали новый класс полупроводников на базе GeSn

09.02. Интерфейс «мозг-компьютер» (ИМК) и влияние этого сегмента на рынок микроэлектроники

11.01. Учёные МФТИ открыли путь к лазерам на алмазах

01.01. Орбитальное производство полупроводников – британская Space Forge получила плазму в условиях автономного коммерческого спутника

07.11. Ученые создали метод сборки 2D-полупроводников с контролем на атомарном уровне

Обсуждение (открыть в отдельном окне)

В форуме нет сообщений.

Новое сообщение:
Complete in 3 ms, lookup=1 ms, find=2 ms

Последние сообщения в форумах

Все форумы »



Поиск по сайту:


Колонка редактора

24.04. Производство фоторезистов в Японии оказалось под угрозой из-за энергокризиса

24.04. Cisco представила универсальный квантовый коммутатор для будущего квантового интернета

24.04. «Билайн бизнес» внедрил LLM-агента на горячей линии «Ренессанс страхование»

24.04. Почему в России растет зарубежный трафик?

24.04. Рикор выпустил обновления прошивки для смартфонов Rikor

24.04. Создатели DeepSeek утверждают, что новая версия китайского ИИ обошла ChatGPT и Gemini в существенных тестах

24.04. МТС в Иркутской области - покрытие расширено поддержкой LTE900 на трассе «Байкал»

21.04. Сделка на миллиард - американцы купили израильский стартап DustPhotonics

21.04. Билайн в Оренбургской области - покрытие 4G расширено новыми базовыми станциями в шести селах

21.04. Как будет меняться ландшафт российских дата-центров в ближайшие годы

21.04. МТС в Забайкальском крае - сеть LTE запущена в сёлах Савво-Борзя и Верхний Тасуркай

21.04. МегаФон в Ханты-Мансийском автономном округе - сеть LTE расширена новым оборудованием в Сургуте

20.04. В ГИСП появился новый отечественный малопотребляющий микроконтроллер К1890КП018

20.04. США заблокировали китайско-европейскую сделку в области полупроводников

20.04. Аналитики прогнозируют расширение фокуса спроса с GPU на CPU и память из-за распространения агентного ИИ

Все статьи >>


Новости

24.04. Honor 600 и 600 Pro – 200 МП камера, IP69K и дизайн в стиле iPhone 17 Pro

24.04. Poco M8s 5G – 7000 мАч, 144 Гц и Snapdragon 6s Gen 3 за $189

24.04. iPhone 18 получит дисплей M12+, как у iPhone 14 Pro, а Pro-версии — новый M16

23.04. OnePlus Watch 4 – титановый корпус, Wear OS 6 и 16 дней работы

23.04. Motorola Edge 70 Pro – 6500 мАч, 90 Вт, три 50 МП камеры и защита IP69

23.04. Oppo Find X9 Ultra – двойной 200 МП перископ, 10x оптический зум и Hasselblad

22.04. Redmi K90 Max – первый смартфон Xiaomi со встроенным вентилятором и Dimensity 9500

22.04. Redmi Pad 2 SE 4G – дисплей 9.7"/2K@120 Гц и АКБ 7600 мАч за 205 долларов

22.04. Tecno Pop X 5G – горизонтальная камера, 6500 мАч с 45 Вт и FreeLink за 15 999 рупий

21.04. Huawei Pura 90 – асимметричная камера, АКБ 6500 мАч и Kirin 9010S за 4699 юаней

21.04. Huawei Pura 90 Pro и Pro Max – 200 МП перископ, LOFIC-матрица и двухцветный металл

21.04. Huawei Pura X Max – раскладной смартфон с Kirin 9030 Pro

21.04. Huawei Watch FIT 5 Pro – 1.92" LTPO AMOLED 3000 нит, ECG и датчик глубины

20.04. Sony Xperia 1 VIII получит квадратную камеру вместо вертикальной полоски

20.04. OnePlus Buds Ace 3 обеспечат 55 дБ шумоподавления и 54 часа работы

20.04. OnePlus Pad 4 получил Snapdragon 8 Elite Gen 5, 13.2" 3.4K 144 Гц и батарею 13 380 мАч

17.04. OnePlus Nord CE 6 Lite – Dimensity 7400, 7000 мАч, а AMOLED заменили на LCD

17.04. Oppo Reno16 Pro получит камеру 200 МП, перископ, Dimensity 9500s и батарея 7000+ мАч

16.04. Vivo T5 Pro – 9020 мАч, 90 Вт, IP69 и Snapdragon 7s Gen 4 от 29 999 рупий

16.04. Oppo F33 и F33 Pro – ребрендинг с AMOLED, 7000 мАч и IP69K