Skip to main content

Article Category

Wiadomości

Article available in the folowing languages:

Technologia plazmoniczna toruje drogę do masowej produkcji wysokowydajnych układów scalonych

Finansowani ze środków Unii Europejskiej naukowcy opracowali przełomową platformę, która umożliwia zaspokojenie zapotrzebowania przemysłu na układy scalone charakteryzujące się wysoką wydajnością, niewielkim rozmiarem, dużym stopniem złożoności i niskim zużyciem energii.

Gospodarka cyfrowa

Technologie fotoniczne odgrywają niezwykle ważną rolę w gospodarce europejskiej i światowej, stymulując innowacje w sektorach takich jak technologie informacyjno-komunikacyjne, medycyna, energetyka, wojskowość, produkcja, rolnictwo oraz technologie kosmiczne. Wraz z coraz większym upowszechnianiem się tej technologii w różnorodnych zastosowaniach coraz ważniejsze staje się znalezienie sposobów na masowe produkowanie układów fotonicznych przy zapewnieniu niskich kosztów wytwarzania. W praktyce oznacza to łączenie technologii ze znormalizowanymi procesami produkcyjnymi, zgodnymi z zaawansowanymi technologiami elektronicznych układów scalonych. Innymi słowy, poszukiwanym rozwiązaniem jest możliwość zespolenia elementów fotonicznych i elektronicznych w jednym układzie scalonym. Problemem z zastosowaniem takiego rozwiązania są niezgodne wymiary urządzeń. Wielkości elementów elektronicznych są mierzone w nanometrach, natomiast układy fotoniczne są wytwarzane w skali mikro- oraz milimetrów. Wyzwanie rozwiązania tego problemu podjął finansowany przez Unię Europejską projekt PLASMOfab, w ramach którego naukowcom udało się znaleźć skuteczną receptę – plazmonikę. Dziesięciu partnerów przemysłowych połączyło siły z instytutami akademickimi i badawczymi, aby wykorzystać wspólną wiedzę i doświadczenie w dziedzinie fotonicznych układów scalonych oraz optoelektroniki w celu stworzenia plazmofotonicznego układu scalonego. Pozytywne rezultaty projektu umożliwiają rozpoczęcie masowej produkcji tych podzespołów, charakteryzujących się najwyższą dostępną wydajnością. Prace zespołu PLASMOfab zaowocowały przełomowymi postępami w rozwoju technologii wykorzystywanej w optycznej transmisji danych oraz bioczujnikach do zastosowań przyłóżkowych. Naukowcom udało się skutecznie opracować elementy plazmoniczne zgodne z technologią CMOS – tranzystorów MOS o przeciwnym typie przewodnictwa – wykorzystywaną szeroko w urządzeniach elektronicznych, a następnie wykorzystać nowe odkrycie w celu konsolidacji zaawansowanych układów fotonicznych z elementami elektronicznymi w procesie produkcji masowej. Znormalizowane procesy produkcji układów CMOS zostały wykorzystane do połączenia zgodnych z tymi układami metali, takich jak aluminium, azotek tytanu i miedź, a także struktur fotonicznych z elementami elektronicznymi. Kluczowe osiągnięcia Głównym osiągnięciem projektu było opracowanie nowatorskiego, wyjątkowo kompaktowego nadajnika plazmonicznego. Urządzenie o wymiarach wynoszących zaledwie 90 x 5,5 µm² oferuje możliwość transmisji danych z prędkością 0,8 Tbit/s (800 Gbit/s) przy pomocy czterech osobnych nadajników o przepustowości 0,2 Tbit/s. Zespół projektowy zademonstrował również możliwości zagwarantowania niskich strat propagacji przy użyciu zgodnych z CMOS aluminiowych falowodów plazmonicznych, zintegrowanych z układami fotonicznymi z azotku krzemu. Wyniki przeprowadzonych przez nich badań zostały opublikowane w czasopiśmie „Scientific Reports”. W wypowiedzi Nikosa Plerosa, adiunkta greckiego Uniwersytetu Arystotelesa w Salonikach, który pełni rolę koordynatora projektu, przytoczonej w informacji prasowej opublikowanej w witrynie internetowej „Synopsys” czytamy, że „głównym celem projektu PLASMOfab było zaspokojenie stale rosnącego zapotrzebowania na energooszczędne, niewielkie, złożone, masowo wytwarzane fotoniczne układy scalone, charakteryzujące się wysoką wydajnością i doskonałymi osiągami”. „Udało nam się to osiągnąć dzięki opracowaniu rewolucyjnej, a jednocześnie zgodnej z technologią CMOS platformy produkcyjnej umożliwiającej bezproblemową integrację aktywnych elementów plazmonicznych z podzespołami fotonicznymi i elektronicznymi”. Partnerzy oczekują, że dalszy rozwój technologii pozwoli na zaprezentowanie widocznych korzyści zastosowania zgodnych z technologią CMOS rozwiązań plazmonicznych w fotonicznych układach scalonych. Połączenie najlepszych elementów wszystkich trzech dziedzin – plazmoniki, fotoniki i elektroniki – w ramach jednej platformy pozwoli na opracowywanie fotonicznych układów scalonych o niespotykanej dotąd wydajności i funkcjonalności, wykorzystywanych w wielu zastosowaniach i zaspokajających wiele potrzeb przemysłu, jednocześnie umożliwiając ich masową produkcję”, wyjaśnia dr Dimitris Tsiokos z Uniwersytetu Arystotelesa, główny badacz projektu. Projekt PLASMOfab (A generic CMOS-compatible platform for co-integrated plasmonics/photonics/electronics PICs towards volume manufacturing of low energy, small size and high performance photonic devices) dobiegł końca w grudniu 2018 roku. Badania przeprowadzone w ramach projektu doprowadziły do powstania dwóch nowych przedsiębiorstw zajmujących się wprowadzeniem nowych technologii na rynek. Więcej informacji: strona projektu PLASMOfab

Kraje

Grecja

Powiązane artykuły