Η Κίνα ηγείται στην καινοτομία των φωτονικών τσιπ πυριτίου: Ένα νέο κεφάλαιο ανοίγει

Ο τομέας της φωτονικής πυριτίου επιδιώκει να αναπτύξει την τεχνολογία αυτού του χημικού στοιχείου για τη βελτιστοποίηση της μετατροπής των ηλεκτρικών σημάτων σε παλμούς φωτός. Το πιο προφανές πεδίο εφαρμογής αυτής της καινοτομίας είναι η υλοποίηση συνδέσεων υψηλής απόδοσης που, στα χαρτιά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για την επίλυση των επικοινωνιών μεταξύ πολλών τσιπ όσο και για τη βελτιστοποίηση της μεταφοράς πληροφοριών μεταξύ πολλών μηχανημάτων.

Οι προηγμένες τεχνολογίες συσκευασίας με τις οποίες εργάζονται οι κύριοι κατασκευαστές ημιαγωγών, όπως η TSMC, η Intel ή η Samsung, μπορούν να επωφεληθούν σε μεγάλο βαθμό από έναν μηχανισμό επικοινωνίας μεταξύ τσιπ πολύ υψηλών επιδόσεων. Και τα μεγάλα κέντρα δεδομένων στα οποία είναι απαραίτητη η σύνδεση μεγάλου αριθμού μηχανημάτων, επίσης. Ωστόσο, υπάρχει ένας συγκεκριμένος κλάδος που έχει μια συντριπτική πρόβλεψη για το μέλλον και που θα ήταν θαυμάσιο να στηριχθεί στα πλεονεκτήματα που προτείνει η φωτονική του πυριτίου: η Τεχνητή Νοημοσύνη.

Όλα αυτά ακούγονται πολύ καλά, αλλά υπάρχει κάτι που δεν πρέπει να παραβλέψουμε: η καινοτομία αυτή θέτει αρκετές πολύ σημαντικές τεχνολογικές προκλήσεις που πρέπει να επιλυθούν ώστε να είναι δυνατές οι πρακτικές εφαρμογές της. Μέχρι πολύ πρόσφατα δεν ήταν δυνατό να γίνουν βιώσιμα τα κβαντικά καταιγιστικά λέιζερ με υλικά που βασίζονται στο πυρίτιο, αλλά εδώ και αρκετά χρόνια υπάρχουν πολλές ισχυρές ερευνητικές ομάδες που εργάζονται στον τομέα αυτό, όπως και πολλές εταιρείες.

Ο Douglas Yu, στέλεχος της TSMC με αρμοδιότητα στον τομέα της ολοκλήρωσης συστημάτων, εξηγεί με σαφήνεια την ανατρεπτική ικανότητα αυτής της τεχνολογίας σε αυτή τη δήλωση: «Εάν καταφέρουμε να υλοποιήσουμε ένα καλό σύστημα φωτονικής ολοκλήρωσης πυριτίου, θα πυροδοτήσουμε ένα νέο παράδειγμα. Πιθανώς θα βρεθούμε στην αρχή μιας νέας εποχής». Ο προβληματισμός του Yu περιγράφει με πολύ έντονο τρόπο πόσο σημαντική είναι κατά τεκμήριο αυτή η τεχνολογία.

Η Intel και η TSMC είναι μερικές από τις εταιρείες που εργάζονται εδώ και αρκετά χρόνια για την ανάπτυξη των τεχνολογιών τους που συνδέονται με τη φωτονική πυριτίου και, όπως μπορούμε να διαισθανθούμε, αυτή η καινοτομία δεν είναι ξένη για τις κινεζικές εταιρείες και τα ερευνητικά κέντρα. Στην πραγματικότητα, στα μέσα Μαΐου, το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Πληροφοριών και Μικροσυστημάτων της Σαγκάης (Κίνα) σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Λωζάνης (Ελβετία) έφτασε σε ένα κρίσιμο ορόσημο. Μέχρι τότε, ένα από τα θεμελιώδη συστατικά των φωτονικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ήταν το νιοβικό λίθιο.

Αυτό το συνθετικό άλας παρεμβαίνει στην κατασκευή αυτών των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, επειδή οι φυσικοχημικές του ιδιότητες του επιτρέπουν να βελτιστοποιεί τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε φως, αλλά έχει ένα πρόβλημα: η βιομηχανική εκμετάλλευση αυτής της τεχνολογίας εξαρτάται από το υψηλό κόστος κάθε πλακέτας, καθώς και από το μέγεθος της κάθε μίας από αυτές. Αυτό που κατάφεραν οι επιστήμονες αυτοί είναι να αντικαταστήσουν το νιοβικό λίθιο με ένα άλλο ημιαγωγικό υλικό του οποίου οι ιδιότητες είναι ακόμη πιο ελκυστικές: το τανταλικό λίθιο (LiTaO3).

Ο Ou Xin, ένας από τους επιστήμονες που ηγήθηκαν αυτού του έργου, διαβεβαιώνει ότι εκτός από τις καλύτερες επιδόσεις από το νιοβικό λίθιο, το τανταλικό λίθιο επιτρέπει την κατασκευή φωτονικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων σε μεγάλη κλίμακα και με πολύ χαμηλότερο κόστος. Αυτό συμβαίνει επειδή οι διαδικασίες κατασκευής είναι παρόμοιες με εκείνες που χρησιμοποιούνται σήμερα για την παραγωγή συμβατικών ημιαγωγών πυριτίου.

Ωστόσο, δεν είναι μόνο αυτό. Το εργαστήριο JFS στο Wuhan, το οποίο είναι ένα από τα σημαντικότερα ερευνητικά κέντρα στην Κίνα, μόλις κατάφερε να ενσωματώσει μια πηγή φωτός laser σε ένα τσιπ πυριτίου. Είναι η πρώτη φορά που επιτυγχάνεται αυτό το ορόσημο στην Κίνα, το οποίο προστιθέμενο στις προόδους που προαναφέραμε τοποθετεί κατά τεκμήριο τη χώρα στις πύλες της παραγωγής φωτονικών τσιπ σε μεγάλη κλίμακα.

[via]