Вчені з США, Бельгії та Швейцарії розробили нову технологію, що дозволяє інтегрувати оптичні елементи в кремнієві чіпи. На відміну від попередніх подібних розробок, новий спосіб сумісний з багатьма сучасними технологіями виробництва чіпів, пишуть дослідники у своїй статті в журналі.
У використовуваних сьогодні електронних чіпах для обміну даними застосовуються електричні сигнали, а оптична передача сигналу практично завжди використовується для великих відстаней, наприклад, в оптоволоконних лініях зв'язку. Але вчені також шукають способи інтегрувати оптичні елементи безпосередньо в чіпи.
Передбачається, що це дозволить значно збільшити їх пропускну здатність, почасти завдяки тому, що для передачі даних можна буде використовувати різні довжини хвиль і за рахунок цього передавати одночасно безліч потоків. Для порівняння, у звичайній електроніці доводиться застосовувати тимчасове мультиплексування. Одна з головних проблем поширення оптоелектроніки полягає в тому, що зазвичай такі елементи складно або неможливо реалізувати за допомогою техпроцесів, що використовуються при виробництві сучасних чіпів.
Вчені під керівництвом Раджива Рама (Rajeev Ram) з Массачусетського технологічного інституту розробили новий спосіб вбудовування оптоелектронних компонентів у чіпи, створені за застосовуваними сьогодні КМОП-техпроцесами. Вони запропонували розміщувати оптичні елементи у вигляді плівки з полікристалічного кремнію на «острівцях» з оксиду кремнію, які використовуються для ізоляції транзисторів у чіпах. Для цього ізолюючий шар довелося зробити досить товстим - 1,5 мікрометра. Товщина шару полікристалічного кремнію становить 220 нанометрів.
За такою технологією вчені створили в лабораторії прототипи чіпів, виконані за 65-нанометровим техпроцесом, який застосовується для виробництва КМОП-електроніки. У цих прототипах вони змогли реалізувати кілька оптичних елементів, у тому числі і приймальник, здатний передавати сигнали з мультиплексуванням по довжині хвилі. Крім цього вони створили на чіпі кільцеві резонатори, лавинні фотодетектори і кілька інших елементів.
Як зазначають автори, така інтеграція оптичних елементів не впливає не характеристики транзисторів у чіпі, поруч з якими вони розташовуються. Також вони підкреслюють, що технологію можна застосовувати з реально використовуваними техпроцесами, такими як FinFET і TBFD-SOI.
Торік дослідники розробили іншу технологію для інтеграції оптичних елементів у класичну кремнієву електроніку. Для цього вони використовували почесний матеріал - двошарових дителлурид молібдену. З його допомогою вони створили елемент, який може служити як фотодетектором, так і випромінювачем, і перемикається між цими станами залежно від докладеної напруги.