Инновационный плазмонный передатчик – ключевая разработка проекта PLASMOfab

Инновационный плазмонный передатчик – ключевая разработка проекта PLASMOfab

Выпуск 11(6685) от 06 июня 2019 г.
РУБРИКА: ОПТОЭЛЕКТРОНИКА

Основным результатом проекта PLASMOfab, направленного на развитие массового производства плазмонно-фотонных компонентов, стала разработка инновационного плазмонного передатчика.

PLASMOfab – ​исследовательский проект, посвященный развитию фотонных интегральных схем и КМОП-совместимой плазмоники. Сроки проведения: январь 2016 – ​апрель 2019 гг. PLASMOfab объединил ведущие научно-исследовательские институты и промышленные компании: Университет Аристотеля в Салониках (Греция), Саарский университет (Германия), Австрийский технологический институт, Университет Бургундии (Франция), ams (Австрия), AMO (Германия), PhoeniX Software (Нидерланды), ETHZ (Швейцария), Micram (Германия), Mellanox (Израиль). Компания PhoeniX Software в феврале 2018 г. была поглощена компанией Synopsys с целью укрепления позиций на рынке фотоники.

Актуальность проекта PLASMOfab обусловлена постоянно растущим спросом на фотонные интегральные схемы с низким энергопотреблением, малыми габаритами и высокой производительностью. В фокусе проекта – ​исследования возможностей интеграции КМОП-совместимых металлов и фотонных структур с электроникой, производимой на основе стандартизированных КМОП-процессов.

Ключевым достижением проекта стал инновационный плазмонный передатчик. Его преимущества – ​малый размер и высокая скорость передачи данных. Габариты передатчика – ​90 × 5,5 мкм2. В составе устройства – ​четыре отдельных передатчика, скорость каждого – ​0,2 ТБит/с. Общая скорость передачи данных – ​0,8 ТБит/с.

Кроме того, были созданы КМОП-совместимые плазмонные волноводы, отличающиеся минимальными потерями при распространении волн.

Разработка КМОП-совместимой плазмоники в рамках проекта PLASMOfab позволила объединить передовые фотонные и электронные ИС и сделать их доступными для массового производства.

В процессе валидации проекта использовалась платформа проектирования фотонных интегральных схем корпорации Synopsys с продвинутыми периферийными устройствами.

Один из результатов PLASMOfab – ​создание двух новых компаний с целью коммерциализации новых технологий. Bialoom Ltd специализируется на исследованиях плазмофотонных биосенсоров для применения в многоканальных системах высокочувствительной медицинской диагностики, сочетающих плазмонные датчики со встроенной фотоникой на основе нитрида кремния (Si3N4), электрическим управлением, технологиями биофункционализации и микрофлюидики. Polariton Technologies Ltd. развивает инновационные фотонные и электронные технологии для испытательного оборудования, датчиков и телекоммуникационных устройств. Разработка компании – ​энергосберегающий плазмонный модулятор с малыми габаритами для преобразования микроволновых сигналов в оптические.

Проект PLASMOfab получил финансирование в рамках поддержки исследований и инноваций в секторе ИКТ программы ЕС Horizon 2020. Данное направление программы нацелено на развитие фотоники, микро- и наноэлектронных технологий, робототехники, технологий производства контента и информационного управления, Интернета будущего, передовых вычислительных технологий, компонентов и систем нового поколения.

 

Synopsys and Photonics Industry Leaders Partner to Advance PIC Technology with Plasmonics. PR Newswire, May 1, 2019: https://www.prnewswire.com/news-releases/synopsys-and-photonics-industry-leaders-partner-to-advance-pic-technology-with-plasmonics


МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА

Виталий Кведер

Фотонные волноводы и отдельные элементы (модуляторы, ответвители и т. д.), использующие плазмонные и плазмон-поляритонные элементы, исследуются во многих лабораторях мира. Уникальная особенность плазмонных волноводов, использующих поверхностные плазмон-поляритонные моды с размерами меньше дифракционного предела, позволяет увеличить взаимодействие света с веществом на наноуровне, что облегчает миниатюризацию фотонных устройств. Одним из основных их недостатков являются относительно большие потери при распространении, что препятствует их широкому применению. Селективная интеграция плазмонных волноводов в ограниченных областях кремниевых фотонных чипов с низкими потерями позволяет уменьшить чрезмерные оптические потери, исходящие от плазмонных структур, и в то же время полностью использовать их функциональные преимущества.

Одной из областей, в которых плазмонные волноводы могут превосходить характеристики фотонных волноводов, является оптический биосенсинг.

Они имеют также большой потенциал для внутрисхемных межсоединений, где мультиплексирование с разделением по длине волны формирует ключевой элемент для реализации высокой пропускной способности и маршрутизации в архитектурах сети на кристалле.

Задачей проекта PLASMOfab было создание плазмонных компонент с минимальными потерями, совместимых со стандартными кремниевыми КМОП-технологиями, применяемыми в современной наноэлектронике. Проект успешно завершен. В результате авторами предложены технологии, которые, судя по отчету, являются готовыми для коммерциализации и могут использоваться для разработки и производства на обычных микроэлектронных фирмах.


В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ

Synopsys

Дата основания : 1986 г.
Количество сотрудников: более 13 тыс. чел.
Штабквартира: г. Маунтин-Вью, шт. Калифорния, США.
Выручка: более 3 млрд долл.

Одно из направлений работы Synopsys – ​решения для фотоники. Набор инструментов RSoft применяется для моделирования фотонных устройств с целью оптимизации их параметров. Набор инструментов OptSim Circuit и OptoDesigner позволяет проектировать ФИС под различные производственные процессы и приложения для оптической передачи данных, 5G, сетей «радио-по-волокну», микроволновой фотоники, виртуальной и дополненной реальности, квантовых вычислений, лидаров, биофотоники. Применение OptSim Circuit и OptoDesigner совместно с инструментами HSPICE и Sentaurus позволяют осуществлять совместное проектирование фотонных и электронных ИС.


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ