L’Integrazione della fotonica con la nanoelettronica al silicio per la prossima generazione di chip

Le tecnologie elettroniche e fotoniche hanno trasformato le nostre vite, dall’informatica e dai dispositivi mobili, all’information technology e a Internet.
Le nostre esigenze future in questi campi richiedono l’innovazione in ogni tecnologia separatamente, ma dipendono anche dalla nostra capacità di sfruttare la loro fisica complementare attraverso soluzioni integrate.
Questo obiettivo è ostacolato dal fatto che la maggior parte delle nanotecnologie di silicio – che abilitano i nostri processori, memoria di computer, chip di comunicazione e sensori di immagine – si basano su substrati di silicio, una soluzione economica con una catena di approvvigionamento abbondante, ma con sostanziali limiti per l’integrazione di funzioni fotoniche.

Qui introduciamo la fotonica in chip di CMOS (metal-oxide-semiconductor) complementari al silicio di massa utilizzando uno strato di silicio policristallino depositato su isole di ossido di silicio (vetro) fabbricate insieme ai transistor. Usiamo questo singolo strato depositato per realizzare guide d’onda e risonatori ottici, modulatori ottici ad alta velocità e fotorivelatori a valanga sensibili.

Abbiamo integrato questa piattaforma fotonica con una tecnologia di processo CMOS bulk a transistor da 65 nanometri all’interno di una fonderia di microelettronica a wafer da 300 mm di diametro. Abbiamo quindi implementato transceiver ottici integrati ad alta velocità in questa piattaforma che operano a dieci gigabit al secondo, composti da milioni di transistor e disposti su un singolo bus ottico per la multiplazione a divisione di lunghezza d’onda, per soddisfare la domanda di interconnessioni ottiche a banda larga nei dati centri e calcolo ad alte prestazioni.

Dissociando la formazione di dispositivi fotonici da quella dei transistor, questo approccio di integrazione può raggiungere molti degli obiettivi delle soluzioni multi-chip, ma con le prestazioni, la complessità e la scalabilità dei “sistemi su chip”.

Poiché i transistor più piccoli di dieci nanometri diventano commercialmente disponibili e quando emergono nuove nanotecnologie, questo approccio potrebbe fornire un modo per integrare la fotonica con la nanoelettronica allo stato dell’arte.

Certo è che sotto i tre nanometri gli effetti della meccanica quantistica (wierd la definiva Feynman) si faranno sentire, la ricerca va avanti,

Non solo nel rispetto della legge di Moore, ma per il progresso.


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Claudio Torbinio
Antropologo informatico, memetista, influencer, blogger, copywriter e ghostwriter.
Collaboro per, RDNetwork, The NZ Herald e Caffè Mode. Ho anche due blog.
Scrivo liberi testi per case editrici online.

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