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:

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

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

10.03.2026. Потери света в фотонных чипах приближены к показателям оптоволокна

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

24.02.2026. В 2026 году в России может появиться фотолитограф нового поколения?

17.02.2026. В Европе разработали новый класс полупроводников на базе GeSn

09.02.2026. Интерфейс «мозг-компьютер» (ИМК) и влияние этого сегмента на рынок микроэлектроники

11.01.2026. Учёные МФТИ открыли путь к лазерам на алмазах

Обсуждение (открыть в отдельном окне)


Последние сообщения в форумах

Все форумы »



Поиск по сайту:


Колонка редактора

15.09. Китай начнет внедрение твердотельных аккумуляторов в автопром с 2027 года

15.09. МегаФон предоставил всем абонентам возможность бесплатно опробовать опцию «5G режим»

15.09. Билайн развернул сеть 4G/LTE на «VOLGA Арене» в Нижнем Новгороде

15.09. МТС усилила сеть LTE в Щиграх Курской области отечественными базовыми станциями

15.09. YADRO и СПбПУ расширили лабораторию для молодых программистов

14.09. Getmobit запускает производство кастомизируемых российских блоков питания для реестровой продукции

14.09. МегаФон и YADRO запустили 5G на российском оборудовании

14.09. Абоненты МегаФон в дачных товариществах в Чечне получили скорости передачи данных до 75 Мбит/с

14.09. МТС и «ИРТЕЯ» подключили российскую базовую станцию 5G к ядру коммерческой сети LTE в Екатеринбурге

14.09. 6G позволит операторам распределять кинетические токены?

13.09. В Японии успешно испытали беспроводный безбатарейный датчик утечки воды

13.09. Первый серийный фотолитограф ЗНТЦ 350 нм будет использовать компания «Маппер»

12.09. ASML раскрыла дорожную карту литографии: после High-NA последует Hyper-NA с апертурой 0,75

11.09. АО «Трамплин Холдинг» вложилась в дизайн-центр Malt System

11.09. МегаФон запустил в России сеть 5G

Все статьи >>


Новости

15.09. Tecno показала концепт безрамочного смартфона на базе Camon Slim 5G

15.09. Honor Play 11 с АКБ 8300 мАч, защитой IP69K и ценой от $195 представлен в Китае

15.09. Samsung представила OLED-дисплей M16 с яркостью 10 000 нит

14.09. Серия Honor Magic 9 получит 3 модели, в том числе с АКБ до 11 000 мАч

14.09. Samsung начала продавать восстановленные Galaxy S26 и S26 Ultra в Индии

14.09. Vivo Buds с 50 часами работы и 42 мс задержкой за $20 представлены в Индии

11.09. HMD возрождает бренд Asha - представлен бюджетный смартфон Asha 30

11.09. Apple представила AirPods 5 – улучшенное шумоподавление и Live Translation

11.09. Apple представила Watch Series 12 и Watch Ultra 4 – новый чип S11 и рекордная автономность

10.09. Apple представила iPhone 18 Pro и 18 Pro Max: 2-нм чип A20 Pro и камера с переменной диафрагмой

10.09. Apple iPhone Duo – первый складной смартфон Apple оценен в $1999

10.09. Realme представит 16 Pro и Buds T500 Pro в стилистике вселенной Гарри Поттера

10.09. Tecno Camon Slim 5G получил корпус толщиной 6.39 мм, 144 Гц AMOLED-экран и АКБ 6000 мАч

09.09. Xiaomi Pad 9 Pro Max – флагманский планшет на Xring O3 с 13.3" 144 Гц и 12000 мАч

09.09. Oppo A7 Pro с АКБ 8000 мАч, зарядкой 45 Вт и ценой от $330 представлен в Китае

09.09. Infinix Xpad 30 Pro с 2.5K-экраном и АКБ 8200 мАч представлен глобально

08.09. Samsung Galaxy A07s – доступный смартфон с шестью годами обновлений

08.09. Xplora Go Pad – планшет для детей с упором на родительский контроль

08.09. Появилась информация дизайне и характеристиках Poco C95 Pro 4G

07.09. Xiaomi Smart Band 11 стал ярче, тоньше и дольше работает