芯片加工技术的最新进展 - KellyOnTech 芯片系列3

Posted by : KellyOnTech Date : 2021-08-12
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这期从加工技术的角度聊聊芯片研发的最新进展。上两期是从其他材料芯片的角度介绍了PlasticARM氮化镓GaN

芯片加工技术的最新进展 - KellyOnTech 芯片系列3

首先问问您,在21世纪全球公认的最有价值的资产是什么?

是数据。

目前,人机和机机通道中的数据交换消耗了全球约9%的能源,并以每年20-30%的速度增长。而且,更快的数据网络和物联网 (IoT) 的部署正在增加。在这个不断连接的世界中,数据流量已经接近通信网络的带宽限制,迫切需要高速光通信。

瑞士苏黎世联邦理工学院的研究项目

在这里介绍瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员近 20 年来一直在研究一种芯片。在该芯片上可以将快速电子信号直接转换为超快光信号——几乎没有信号质量损失。顺便说一句,这个项目是欧洲地平线 2020 研究项目的一部分,这款芯片将大大提升使用光传输数据的光通信基础设施(例如光纤网络)的效率。
欧洲地平线 2020 研究项目

过去研究人员尝试过叫做『整体协同集成』的方法,简单地说,就是把电子芯片和光子芯片分层放在一起,尽量压得紧密一些,从而缩短路径并减少信号质量方面的损失。但是,单片方法失败了,因为光子芯片的尺寸比电子芯片大得多,无法把它们组合到同一个芯片上。

在2019年的时候,苏黎世联邦理工学院的研究人员通过用等离子体代替光子学,克服了光子学和电子学之间的尺寸差异,由于等离子体芯片比电子芯片小,现在实际上可以制造更紧凑的单片芯片,其中包含光子和电子层。
图片来源:ETH Zurich/Nature Electronics

Versics

这个芯片有没有商业化呢?在这里我介绍一家初创公司 - Versics。由苏黎世联邦理工学院量子电子研究所的物理学家Marc Reig Escalé主导。Versics是他作为 ETH Pioneer Fellowship 的创新项目。Versics 是“多功能光学”的缩写,因为该技术有很多应用,未来也可用于卫星通信。
苏黎世联邦理工学院量子电子研究所的物理学家Marc Reig Escalé
我们知道光纤电缆只是数据流量世界的一半。需要对信息进行编码和解码。这意味着它必须被“写入”到光信号中,然后在最后再次“读出”。

Marc Reig Escalé 和他的同事们找到了一种方法,可以使这种信息“写入”比以前更高效。他们选择了光学和微电子领域的最佳材料来制造微型芯片。首先是硅,它是计算机行业最重要的材料,作为一种半导体,它非常适合构建电路。然而,出于光学目的,硅并非最佳选择。他们选择了铌酸锂,因为铌酸锂提供了更有利的特性:例如,它可以在更宽的光频率范围内工作,能够根据从外部施加的电压来改变入射光的强度,这使得电信号可以高速转换为光信号。具体信息,我会放在『萃有堂』公众号里。总的来说,这种芯片消耗更少的能量,处理信号的速度至少是目前存在的商业替代品的两倍。

我录了一个视频,供您参考。(请在微信视频号"KellyOnTech"观看)