Бауманские фотонные чипы превзошли по своим свойствам мировые разработки
Командой научно-образовательного центра Функциональные Микро/Наносистемы (НОЦ ФМН) — совместного кластера МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» — разработана уникальная технология изготовления фотонных интегральных схем (ФИС). Минимальные размеры фотонных структур составляют 50-нм, а потери оптического сигнала (ключевая характеристика качества) в бауманских ФИС не превышают 5 дБ/м в телекоммуникационном диапазоне длин волн. Эти показатели опережают результаты таких лидеров мировой индустрии, как AIM Photonics, IMEC, CEA-Leti (IEEE November 2023). Фотонные интегральные схемы — наряду с источниками и детекторами одиночных фотонов — являются одним из ключевых элементов триады для создания оптических квантовых и нейроморфных процессоров, заточенных на ускорение систем искусственного интеллекта и вычислительной экосистемы устройств Индустрии 4.0.
До настоящего времени одним из препятствий на пути создания высокоэффективных фотонных процессоров являлись высокие потери сигнала в волноводах — оптических каналах, по которым распространяются фотоны, реализуя вычислительный алгоритм. Типичный фотонный процессор состоит из разветвлённой оптической сети каналов (более 100), и даже незначительные потери излучения в каждом из них приводят к существенным ошибкам в выполнении алгоритма.
В НОЦ ФМН разработана технология ФИС на основе волноводов из нитрида кремния, в которой применяются технологии, аналогичные производству чипов самых современных процессоров. Ее особенностью является использование в процессе сверхчистых материалов с заданной стехиометрией и оптическими свойствами (для роста высококачественного оксида кремния, например, пары воды синтезируют при сверхвысокой температуре из особо чистых водорода и кислорода), а также прецизионные процессы электронно-лучевой литографии и плазмохимического травления (Optics Express, Q1).
Разработанные командой МГТУ и ВНИИА техпроцессы позволяют серийно изготавливать чипы ФИС с субмикронными волноводами, шероховатость поверхности и краев которых не превышает 1 нм, а интегральные потери в лучших структурах 1 дБ/м опережают показатели ведущих мировых фабов.
Комментарии 2