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)

В форуме нет сообщений.

Новое сообщение:
Complete in 2 ms, lookup=0 ms, find=2 ms

Последние сообщения в форумах

Все форумы »



Поиск по сайту:


Колонка редактора

10.07. SpaceX Gen3 - все более грандиозная программа

10.07. Корпоративные сети бизнеса в 2026 году - аналитический обзор

10.07. Fab2 – фаб фабов или как гаражный проект стал бизнесом, востребованным в отрасли

10.07. Micron увеличивает заявленные инвестиции в США до $250 млрд

09.07. Yadro выпустило инструменты Kornfeld.Satellites для упрощения подключения коммутаторов Kornfeld к системам мониторинга сети

09.07. МТС установил систему видеонаблюдения в ЖК в центре Благовещенска

09.07. В лаборатории кибербезопасности Servicepipe выявили новый способ атаки, позволяющий обходить механизмы двухфакторной аутентификации

08.07. SpaceX запустила первый в мире коммерческий спутник с бета-вольтаическим источником энергии

08.07. Yadro объявляет о начале приема на совместные программы с МФТИ, ИТМО, МИЭТ и ВШЭ

08.07. Мошенники продолжают звонить – 26% от нежелательных вызовов приходятся на 5 регионов

08.07. МегаФон расширил сеть в Новоаннинском районе Волгоградской области

08.07. Билайн запустил новые БС 4G в пригороде Самары и в селах области

07.07. МегаФон объединил программных роботов на единой платформе Zephyr

07.07. Минцифры собирается решить проблему доступа к земельным участкам «по-китайски»

07.07. Элемент будет готовить кадры по микроэлектронике во Вьетнаме

Все статьи >>


Новости

10.07. Realme Narzo 100x 5G с батареей 8000 мАч и 144 Гц-дисплей представят 15 июля

10.07. HMD Arc 2 - бюджетник с улучшенным процессором и минимальными изменениями

10.07. Redmi Note 17 Pro – 9000 мАч, 5-летняя защита аккумулятора и бесплатная замена батареи

09.07. Появились первые слухи о Vivo V80 – дисплей 144 Гц, батарея 7200 мАч и перископная камера

09.07. Характеристики iQOO Z11 для Индии будут отличаться от глобальной версии

08.07. Nothing Ear (3a) – бюджетные наушники с записью разговоров и 42 часами автономност

08.07. Nothing Phone (4b) – доступный смартфон с большой батареей и фирменным дизайном

08.07. Honor Robot Phone может выйти в августе 2026 года

07.07. Vivo Y500 дебютировал на глобальном рынке с батареей 8100 мАч

07.07. Moto G77 Power официально представлен перед релизом 8 июля

07.07. Раскрыты ключевые характеристики Vivo X300e – АКБ 7100 мАч, перископный зум и плоский экран

06.07. Samsung Galaxy Jump 5 – операторский аппарат на базе Galaxy A27 5G

06.07. Vivo Pad 5c – доступный планшет с 144 Гц, Snapdragon 8s Gen 3 и батареей 10 000 мАч

03.07. Huawei Band 11, Band 11 Metal и Band 11 Pro – доступные фитнес-браслеты с AMOLED-экранами и GNS

03.07. Данные о Samsung Galaxy A18 показали обновление стратегии и отказ от Exynos

02.07. Redmi K90 Ultra получил Snapdragon 8 Elite, активное охлаждение и батарею 8550 мАч

02.07. Nothing Phone (4b) – дата анонса, ключевые характеристики и дизайн

01.07. Ключевые характеристики Samsung Galaxy Z Fold8 раскрыты до анонса

01.07. OnePlus N6 дебютировал в Индии: 8000 мАч, Dimensity 6360 Max и цена от $243

01.07. В iPhone 2027 экраны останутся прежними — 60 Гц у iPhone 18e и 120 Гц у остальных