שבב סיליקון אופטי: לא אויב שבבים אלקטרוניים אבל שותף

כיום, תחרות המדע והטכנולוגיה הולכת וגוברת, וטכנולוגיית השבבים המושכת את מירב תשומת הלב משתנה בכל יום שחולף. לפני החדשות על התפשטות שבבי 2 ננומטר של IBM &, TSMC ושותפיה הכריזו על פריצת דרך בשבבי תת-ננומטר. הדעה הרווחת היא שבני אדם מתקרבים לגבולות התיאורטיים של שבבים אלקטרוניים.

לשבב אופטי של סיליקון יש את המאפיינים של מהירות מחשוב גבוהה, צריכת חשמל נמוכה ועיכוב זמן נמוך, ואין צורך להמשיך בהפחתת הגבול של התהליך. בתהליך הייצור, אין צורך להקפיד כמו שבב אלקטרוני, אלא להשתמש במכונת ליטוגרפיה קיצונית של ULTRAVIOLET (EUV).

אם כן, האם שבב אור סיליקון יכול לפרוץ את תקרת&התקרה" של חוק מור' פתח מסלול חדש"

עדיין יש צווארי בקבוק טכניים שצריך להתגבר עליהם

& quot; הרעיון של פוטוניקה של סיליקון הוצע במשך זמן רב, אך לא קל לייצר שבבי פוטוניקה מסיליקון.&ציטוט; לי פייגאנג, פרופסור ומפקח דוקטורט באוניברסיטת פוסטים ותקשורת בבייג'ינג, סיפר למדעי הטכנולוגיה דיילי כי כבר בשנות התשעים החלו מתרמי ה- IT לחפש יורש לתעשיית שבבי המוליכים למחצה המסורתיים, ומחשוב פוטוני נחשב פעם הטכנולוגיה העתידית המבטיחה ביותר." מסיבות טכניות, עד תחילת המאה ה -21, ארגונים ומוסדות אקדמיים בראשות אינטל ו- IBM לקחו את ההובלה בפיתוח טכנולוגיית העברת אותות אופטיים של שבבי סיליקון, בתקווה להחליף את מעגל הנתונים בין שבבים בשבבים אופטיים נָתִיב.&ציטוט; אמר לי פייגאנג.

לי פייגאנג אמר לכתבים כי טכנולוגיית ייצור שבבים אופטיים מבוססי סיליקון מבוססת על חומרי מצע סיליקון וסיליקון, שימוש בתהליך מוליך למחצה של תחמוצת מתכת (CMOS) לפיתוח מכשירים וטכנולוגיית שילוב אופטי, המשלב את המאפיינים של אולטרה גדולות במיוחד, אולטרה- ייצור דיוק גבוה של טכנולוגיית מעגלים משולבים והיתרונות של מהירות אולטרה גבוהה וצריכת חשמל נמוכה במיוחד של טכנולוגיה פוטונית. הוא משלים את טכנולוגיית ייצור הפלים המוליכים למחצה הקיימים.

לי פייגאנג אמר כי סין מייחסת חשיבות רבה לפיתוח תעשיית השבבים האופטיים של הסיליקון. אך בהתחלה, לאור שבבי הסיליקון היוקרתי המקומי ניתנת עדיפות בעיצוב, גיליון הזרימה העיקרי או בחו"ל, הכנת שבבים, מחזור ארוך, עלות גבוהה, מגבילים את התפתחות טכנולוגיית פוטוניק הסיליקון בסין," ולהגביל את הפיתוח של טכנולוגיית שבבים סינית בחו"ל, אימצה שורה של צעדים, פיתוח חברות שבבי אור סיליקון בסין גרם להשפעה רצינית.&ציטוט;

לי פייגאנג אמר לכתבים כי ניתן לחלק את הפיתוח של טכנולוגיית הסיליקון האופטי לשלושה שלבים: ראשית, התקנים מבוססי סיליקון מחליפים בהדרגה רכיבים נפרדים, עם סיליקון כדי ליצור את התקשורת האופטית העומדת בבסיס התקנים, כדי להשיג את הסטנדרטיזציה של התהליך; שנית, טכנולוגיית האינטגרציה מתפתחת מצירוף אינטגרציה לשילוב מונוליטי, מימוש אינטגרציה חלקית ושילוב מכשירים אלה בשבבים שונים באמצעות שילוב של מכשירים שונים ממש כמו לבני לגו. שלישית, שילוב הטכנולוגיה האופטואלקטרונית להשגת שילוב מלא של האופטואלקטרונים. שלבו גם אור וחשמל כדי להשיג פונקציות מורכבות יותר." אנו נמצאים כעת בשלב השני של הטכנולוגיה הסיליקונית-אופטית.&ציטוט; אמר לי פייגאנג.

לדעתו, למרות שהטכנולוגיה הסיליקונית-אופטית מתבגרת ושבבי הסיליקון-אופטיקה עומדים להיכנס לשלב השימוש המסחרי בקנה מידה גדול, עדיין יש צווארי בקבוק טכניים שצריך להתגבר עליהם, כגון כלי עיצוב לא סטנדרטיים, דרישות גבוהות של תהליך צימוד סיליקון-אופטי, ואתגרים טכניים כגון בדיקת ופלים אוטומטית ופלים.

לי פייגאנג מאמינה כי סין עשתה פריצות דרך טכנולוגיות במחקר ופיתוח שבבי אופטיקה סיליקון, אך בהיבט התיעוש, עדיין ישנן כמה בעיות בטכנולוגיית התיעוש של שבבי סיליקון ביתיים, כולל עיצוב מבני, תהליך ייצור, אריזות מכשירים. ותמיכה ביישומים וכו ', שצריך לפתח ולהבשיל." בנוסף לטכנולוגיה עצמה, תיעוש שבבי הסיליקון האופטי יושפע גם מגורמים מקיפים כגון חומרים, טכנולוגיה, ציוד, תוכנה, כישרונות ואקולוגיה בשוק. לכן, בנוסף להשקעה במחקר ופיתוח טכנולוגי, חשוב מאוד גם ליצור אקולוגיה תעשייתית טובה, לבנות פלטפורמות ולייעל את האקולוגיה, ולהגדיל את שיתוף הפעולה בין הזרם למורד הזרם של השרשרת התעשייתית לפיתוח שבבים אופטיים מסיליקון.&ציטוט; אמר לי פייגאנג.

שבבי אופטיקה מסיליקון מתפתחים במהירות בסין

ב- 28 בנובמבר 2017 אישר משרד התעשייה וטכנולוגיית המידע רשמית את בניית מרכז החדשנות הלאומי לאופטואלקטוריית המידע בווהאן. המרכז משתתף במשותף במפעלים מקומיים רבים ובמוסדות מחקר ופיתוח כגון טכנולוגיית אופטואלקטרוניקה, תקשורת פיברהום, האגטונג אופטואלקטרוניקה וכן הלאה, ואספים יותר מ -60% ממשאבי החדשנות בתחום המידע האופטואלקטרוניקה בסין. נושא במשימה האסטרטגית של פתרון &; מחקר שיתופי ופיתוח טכנולוגיות מפתח וגנריות" ו" מימוש המסחור הראשון" בסין' תעשיית הייצור של מידע אופטואלקטרוניקה, אנו שואפים לפתור את המצב של" חוסר ליבה" בתחום מידע אופטואלקטרוניקה.

בשנת 2017 רשמה ממשלת עיריית שנחאי את פוטוניקיית הסיליקון כאחד הפרויקטים הגדולים הראשונים בעירייה, והשקיעה כמות גדולה של כספים לפריסת ה- r& וייצור שבבי קישור אופטי מבוססי סיליקון, במטרה לבנות את השלם שרשרת התעשייה של שבבים אופטיים מסיליקון, לשלוט בטכנולוגיות הליבה המרכזיות, ולתת למפעלים מקומיים להיפטר מהתלות בספקים זרים.

באוקטובר 2018, United Microelectronics Center Co., LTD., מוסד מחקר ופיתוח בינלאומי לאומי חדש שנוצר על ידי ממשלת העיר צ'ונגצ'ינג, נרשם והוקם בצ'ונגצ'ינג עם השקעה ראשונית של למעלה מ -10 מיליארד יואן.

משרד התעשייה וטכנולוגיית המידע שוחרר בסוף שנת 2017" מפת הדרכים לפיתוח טכנולוגיה טכנולוגית בסין (2018-2022)" הצביע על כך שהשיעור הנוכחי של לוקליזציה של שבבים אופטיים במהירות גבוהה הוא כ -3%בלבד, הדרישות של שיעור לוקליזציה של שבבים אופטואלקטוניים נמוכים עד 2022 של יותר מ -60%, שיעור לוקליזציה של שבבים אופטואלקטוניים ברמה גבוהה של 20%.

בעזרת התמיכה במדיניות, שבבי אופטיקה מסיליקון מתפתחים במהירות בסין. בינואר 2018 הוקמה בשנגחאי פלטפורמת הטכנולוגיה הראשונה של סיליקון פוטוניקה בסין', המצמצמת את הפער בין סין למדינות זרות בעיבוד וייצור.

ב- 29 באוגוסט 2018, סינוטק הודיעה כי שבב המשדר האופטי הראשון של סין' שבב מקלט אופטי 100G סיליקון" הועלה לייצור רשמית.

בספטמבר 2019 הבינה United Microelectronics Center LLC את החיווט של פלטפורמת תהליכי הטכנולוגיה האופטואלקטרונית המבוססת על 8 אינץ '. בתוך חודשים ספורים, תהליך הסיליקון שפותח בעצמו הגיע לרמה טובה מאוד, ושוחרר רשמית" 180nm סט שלם של תהליך סיליקון אופטי PDK" לעולם, מה שמסמן כי לחברה יש יכולת ייצור תהליכים עצמאית בתחום האופטואלקטרוניקה המבוססת על סיליקון, והחלה לספק שירותי זרימת שבבים אופטיים לסיליקון לעולם.

ברמה הלאומית, מדיניות נוחה התומכת בטכנולוגיה של סיליקון אופטי מגיעה, וממשלות מקומיות נכנסו גם הן לדירקטוריון. שנחאי הציגה במפורש את הפיתוח של שבב הפוטונים עם המכשיר, פוטוניקה הסיליקון הפורצת דרך, מכשיר תקשורת אופטי, מחקר ופיתוח שבבי פוטונים ויישום של דור חדש של מכשירים פוטוניים, כגון הטכנולוגיה המודולרית של המכשירים הפוטוניים, המבוססת על CMOS טכנולוגיית פוטוניקה של סיליקון, טכנולוגיית שילוב שבבים, טכנולוגיית אנקפסולציה מודול אינטגרציה פוטואלקטרית לביצוע מחקר המפתח. מחוז חוביי, עיריית צ'ונגצ'ינג, סוז'ואו וממשלות אחרות לקחו שבבי אופטיים מסיליקון כתעשיית המפתח להתפתח במהלך תקופת התוכנית ה -14 לחמש השנים." קשה לראות הבדלים מהותיים בפריסה בין אזורים שונים בהתבסס על התוכניות שלהם." אנו נפתח את תעשיית השבבים האופטיים של הסיליקון על ידי הצגה פעילה של חברות חדשות ושימוש ביסוד הקיים בתעשיית השבבים שלנו.&ציטוט; אמר לי פייגאנג.

אור וחשמל יפעלו יחד לעתיד win-win

טכנולוגיית הסיליקון האופטית הפכה ליעד הבא של התעשייה בגלל המאפיינים הרבים שלה. עם ההתבגרות המתמשכת של טכנולוגיית התיעוש והאופטימיזציה של הסביבה התעשייתית, תעשיית השבבים הסימטליים הסיליקון של סין&מוכנה להתפתחות.

על פי תוכנית הפיתוח של אינטל' של תעשיית הפוטוניקה הסיליקונית, יש לתעשיית המודולים הסימטליים הסיליקון

נכנס לתקופה של התפתחות מהירה. בשנת 2022, טכנולוגיית פוטוניקה הסיליקון תעלה על מודולים אופטיים מסורתיים מבחינת מהירות שיא לשנייה, צריכת אנרגיה ועלות. צפוי כי שוק המודולים האופטיים של סיליקון יגדל ב -40% ויגיע עד 3.24 מיליארד דולר עד שנת 2024, ויעמוד על 21% מהיקף השוק הכולל עד אז.

& quot; כרגע, אור וחשמל נמצאים על שני' מסלולי מירוצים' לכל אחד מהם תרחיש יישומים משלו. במחשוב הלוגי, המגמה העתידית היא אינטגרציה אופטואלקטרונית, ומחשוב כל אופטי ייקח הרבה זמן להשיג.&ציטוט; לי פייגאנג אמר כי למרות שהמעגל המשולב הפוטוני עדיין נמצא בשלב הפיתוח הראשוני, אך הוא הפך למגמת הפיתוח המרכזית של מכשירים אופטיים הפכה לבלתי נמנעת.

& quot; באופן כללי, שבבים פוטוניים יכולים כעת להחליף שבבים אלקטרוניים רק בשדות מחשוב ושידור בודדים.&ציטוט; לי פייגאנג אמר כי למרות שהשניים דומים בתהליך ובמורכבות של תהליך הייצור, דרישות מבנה השבבים הפוטוניים אינן קפדניות כמו שבבים אלקטרוניים, בדרך כלל 100 ננומטר, &. זה מצמצם מאוד את התלות בטכנולוגיה מתקדמת, ל במידה מסוימת כדי להקל על צוואר הבקבוק הנוכחי בפיתוח שבבים.&ציטוט;

& quot; לאור יש את היתרון של האור, לחשמל יש את היתרון של החשמל.&ציטוט;' בכמה תרחישי יישומים, יש תחרות, אך לעתים קרובות יותר' מערכת יחסים של win-win,' אמר מר לי.

& quot; טכנולוגיית השבבים האופטיים של הסיליקון אינה בוגרת כמו טכנולוגיית השבבים האלקטרוניים, כך שיש הרבה גורמים לא ידועים, העתיד צריך להיות קישור טוב בין השניים.&ציטוט; לי פייגאנג מאמינה שמעגל משולב אלקטרוני ומעגל משולב פוטוני משלימים זה את זה." בעתיד נוכל לנצל באופן מלא את היתרונות של מעגלים משולבים פוטוניים' הילוכים במהירות גבוהה ומעגלים משולבים אלקטרוניים' רב פונקציונלי ואינטליגנטי, ולהריץ טוב יותר על' החדש; מסלול'.&ציטוט; אמר לי פייגאנג.