L’Institut Nano de l’Université de Sydney a mis au point un semi-conducteur compact en silicium qui fusionne l’électronique et la photonique. Cette technologie novatrice aurait la capacité de redéfinir le paysage des semi-conducteurs et ouvrir la voie à des avancées majeures dans divers domaines, de la télécommunication à la fabrication souveraine.
Les chercheurs de l’Université de Sydney ont créé un semi-conducteur en silicium compact qui intègre des composants électroniques et photoniques. Cette technologie innovante élargit considérablement la bande passante radiofréquence (RF) et la capacité à contrôler précisément l’information circulant à travers l’unité.
Une bande passante élargie signifie que plus d’informations peuvent circuler à travers la puce, et l’inclusion de la photonique permet des contrôles de filtre avancés, créant ainsi un nouveau dispositif semi-conducteur polyvalent.
Des applications diverses et prometteuses
Les chercheurs prévoient que la puce trouvera son application dans des domaines comme le radar avancé, les systèmes satellitaires, les réseaux sans fil et le déploiement des télécommunications 6G et 7G. Elle pourrait également faciliter la création d’usines à haute valeur ajoutée dans des endroits comme le quartier de l’Aerotropolis à Sydney Ouest.
La puce est construite en utilisant une technologie émergente en photonique sur silicium qui permet l’intégration de systèmes divers sur des semi-conducteurs de moins de 5 millimètres de large. Le Professeur Ben Eggleton, qui dirige l’équipe de recherche, a comparé cela à l’assemblage de blocs de Lego, où de nouveaux matériaux sont intégrés grâce à un emballage avancé de composants, en utilisant des ‘chiplets‘ électroniques.
Une réalisation décennale
Dr Alvaro Casas Bedoya, Directeur Associé pour l’Intégration Photonique à l’École de Physique, qui a dirigé la conception de la puce, a déclaré que cette méthode unique d’intégration de matériaux hétérogènes a nécessité 10 ans de travail.
« L’utilisation combinée de fonderies de semi-conducteurs étrangères pour fabriquer la plaquette de base de la puce avec l’infrastructure de recherche et de fabrication locale a été essentielle dans le développement de ce circuit intégré photonique », a-t-il déclaré.
Vers une fabrication souveraine
Le Professeur Eggleton a souligné le fait que la plupart des éléments de la Liste des Technologies Critiques dans l’Intérêt National du Gouvernement Fédéral dépendent des semi-conducteurs. Il a déclaré que cette invention signifie que le travail à Sydney Nano s’aligne bien avec des initiatives comme le Bureau de Service du Secteur des Semi-conducteurs (S3B), parrainé par le gouvernement de la Nouvelle-Galles du Sud, qui vise à développer l’écosystème local des semi-conducteurs.
Dr Nadia Court, Directrice du S3B, a précisé : « Ce travail s’aligne avec notre mission de promouvoir les avancées dans la technologie des semi-conducteurs, promettant un grand avenir pour l’innovation en matière de semi-conducteurs en Australie. Le résultat renforce la force locale en matière de recherche et de conception à un moment crucial d’accentuation de l’attention et de l’investissement mondial dans le secteur. »
Une collaboration fructueuse
Conçu en collaboration avec des scientifiques de l’Université Nationale Australienne, le circuit intégré a été construit dans la salle blanche de l’installation de recherche principale du Nanoscience Hub de l’Université de Sydney, un bâtiment spécialement construit de 150 millions de dollars avec des installations avancées de lithographie et de dépôt.
Le circuit photonique dans la puce signifie un dispositif avec une impressionnante bande passante de 15 gigahertz de fréquences accordables avec une résolution spectrale jusqu’à seulement 37 mégahertz, soit moins d’un quart de un pour cent de la bande passante totale.
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En synthèse
Le Professeur Eggleton a indiqué : « Dirigée par notre impressionnant doctorant Matthew Garrett, cette invention est une avancée significative pour la recherche en photonique micro-onde et en photonique intégrée. Les filtres photoniques micro-ondes jouent un rôle crucial dans les applications modernes de communication et de radar, offrant la flexibilité de filtrer précisément différentes fréquences, réduisant les interférences électromagnétiques et améliorant la qualité du signal. »
Il a ajouté : « Notre approche innovante d’intégration de fonctionnalités avancées dans les puces semi-conductrices, en particulier l’intégration hétérogène du verre de chalcogénure avec le silicium, a le potentiel de remodeler le paysage local des semi-conducteurs. »
Le Dr Moritz Merklein, co-auteur et chercheur principal, a déclaré : « Ce travail ouvre la voie à une nouvelle génération de filtres RF photoniques compacts, à haute résolution et à large bande de fréquences accordables, particulièrement bénéfiques pour les charges utiles de communication RF aéroportées et spatiales, ouvrant des possibilités pour des capacités de communication et de détection améliorées. »
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que le semi-conducteur en silicium développé par l’Université de Sydney ?
C’est un semi-conducteur compact qui intègre des composants électroniques et photoniques, élargissant considérablement la bande passante radiofréquence (RF) et la capacité à contrôler précisément l’information circulant à travers l’unité.
2. Quelles sont les applications potentielles de cette puce ?
Elle pourrait être utilisée dans le radar avancé, les systèmes satellitaires, les réseaux sans fil, le déploiement des télécommunications 6G et 7G, et la création d’usines à haute valeur ajoutée.
3. Comment a été construite la puce ?
La puce a été construite en utilisant une technologie émergente en photonique sur silicium qui permet l’intégration de systèmes divers sur des semi-conducteurs de moins de 5 millimètres de large.
4. Quel est le rôle de la photonique dans cette puce ?
La photonique permet des contrôles de filtre avancés et offre une bande passante de 15 gigahertz de fréquences accordables avec une résolution spectrale jusqu’à seulement 37 mégahertz.
5. Comment cette technologie pourrait impacter le paysage des semi-conducteurs ?
Elle a le potentiel de remodeler le paysage local des semi-conducteurs en intégrant des fonctionnalités avancées dans les puces, en particulier l’intégration hétérogène du verre de chalcogénure avec le silicium.
Principaux enseignements
| Description |
|---|
| Semi-conducteur en silicium intégrant électronique et photonique |
| Bande passante radiofréquence élargie |
| Applications potentielles dans radar, satellites, télécommunications 6G et 7G |
| Technologie émergente en photonique sur silicium |
| Intégration de systèmes divers sur semi-conducteurs de moins de 5 mm |
| 10 ans de travail pour développer cette technologie |
| Potentiel pour la fabrication souveraine de semi-conducteurs |
| Collaboration entre l’Université de Sydney et l’Université Nationale Australienne |
| Bande passante de 15 gigahertz de fréquences accordables |
| Résolution spectrale de 37 mégahertz pour des filtres précis |
Références
Légende illustration principale : Dr Alvaro Casas Bedoya (tenant la puce) et le professeur Ben Eggleton au Sydney Nanoscience Hub au Nano Institute de l’Université de Sydney. Crédit : Stefanie Zingsheim/The University of Sydney
Article : ‘Integrated microwave photonic notch filter using a heterogeneously integrated Brillouin and active-silicon photonic circuit’ (Nature Communications, November 2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43404-x
