Partnerschaft zielt darauf ab, eine Silizium-Photonik-Plattform für Gießereien mit integriertem Quantenpunktlaser zu schaffen

Gießerei, Turm Halbleiterund Quintessent, ein Spezialist für Laserintegration mit integrierten Silizium-Photonik-Schaltkreisen, arbeiten zusammen, um den weltweit ersten Silizium-Photonik-Prozess (SiPho) mit integrierten Quantenpunktlasern zu entwickeln.

Der Prozess soll sich mit der optischen Konnektivität in den Märkten für künstliche Intelligenz/Maschinelles Lernen und disaggregierte Computer (Rechenzentren) befassen. Laut dem Marktforschungsunternehmen Yole wird der Markt für Silizium-Photonik-Transceiver für Rechenzentren bis 3.5 voraussichtlich einen Wert von 2025 Milliarden US-Dollar haben.

Der neue Gießereiprozess wird auf Towers PH18-Produktions-Siliziumphotonik-Plattform aufbauen und Quintessents III-V-Quantenpunktlaser und optische Verstärker hinzufügen, um eine komplette Suite aktiver und passiver photonischer Siliziumelemente zu ermöglichen. Die neue Fähigkeit wird branchenweit die erste sein, die integrierte optische Verstärkung in einem standardmäßigen Siliziumphotonikprozess in der Gießerei demonstriert. Das erste Process Development Kit (PDK) ist für 2021 geplant, gefolgt von Multiprojekt-Wafer-Runs (MPWs) im Jahr 2022.

„Quintessent und Tower definieren im Rahmen dieser Bemühungen die Grenzen der integrierten Siliziumphotonik neu“, sagte Dr. John Bowers, UCSB-Professor und Mitbegründer von Quintessent. „Ich bin sehr gespannt auf die Aussichten für eine neue Klasse von Hochleistungslasern und photonischen integrierten Schaltkreisen auf Silizium, die die einzigartigen Vorteile von Quantenpunktmaterialien nutzen.“

Die gemeinsame Integration von Lasern und Verstärkern mit Siliziumphotonik auf Schaltungselementebene wird die Gesamtleistungseffizienz verbessern, traditionelle Designbeschränkungen wie On-Chip-Verlustbudgets beseitigen, das Packaging vereinfachen und neue Produktarchitekturen und -funktionen ermöglichen.

So kann beispielsweise ein photonischer Transceiver oder ein Sensorprodukt aus Silizium mit integrierten Lasern einen vollständigen Selbsttest auf Chip- oder Waferebene durchführen. Diese Vorteile werden durch den Einsatz von Halbleiter Quantenpunkte als aktives optisches Verstärkungsmedium, das Geräte mit größerer Zuverlässigkeit, geringerem Rauschen und der Fähigkeit ermöglicht, bei höheren Temperaturen effizient zu arbeiten.

Der erweiterte PH18-Prozess ist Teil des DARPA-Programms Lasers for Universal Microscale Optical Systems (LUMOS), das darauf abzielt, Hochleistungslaser auf fortschrittliche Photonik-Plattformen zu bringen und kommerzielle und Verteidigungsanwendungen zu adressieren.