據(jù)phys.org網(wǎng)站2024年2月1日?qǐng)?bào)道，華盛頓大學(xué)研究小組設(shè)計(jì)出一種無(wú)需昂貴的納米制造設(shè)施，幾乎在任何地方都可以生產(chǎn)光子集成電路的方法。該研究成果發(fā)表在《Science Advances》雜志上。

光子集成電路是一項(xiàng)重要的技術(shù)。這些精密的微芯片有望大幅降低成本，提高電子設(shè)備的速度和效率，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括汽車技術(shù)、通信、醫(yī)療保健、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和人工智能計(jì)算。然而，如今的納米制造設(shè)備建造成本高達(dá)數(shù)百萬(wàn)美元。

對(duì)于現(xiàn)有的納米制造設(shè)施，使用者至少需預(yù)留一天時(shí)間來(lái)進(jìn)行用于制造這些微芯片的嚴(yán)格而耗時(shí)的光刻工藝。此外，如果在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)錯(cuò)誤，或者芯片因其他原因無(wú)法正常工作，就必須丟棄有問(wèn)題的電路，調(diào)整設(shè)計(jì)，并制造出新的芯片。這往往需要在無(wú)塵室中耗費(fèi)數(shù)天甚至數(shù)周的時(shí)間。

華盛頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新方法，可以通過(guò)激光寫入器將這些電路寫入、擦除和修改到相變材料薄膜中，類似于用于刻錄 CD 和 DVD 的材料。這種新工藝使光子集成電路的構(gòu)建和重新配置較原工藝大幅度節(jié)省了時(shí)間。

研究人員表示利用新的技術(shù)，可以在實(shí)驗(yàn)室、教室甚至車庫(kù)車間中，通過(guò)與傳統(tǒng)臺(tái)式激光打印機(jī)差不多大小的快速、低成本設(shè)備進(jìn)行對(duì)電路的打印和重新配置，有利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)技能培訓(xùn)。

新的光子集成電路制造方法將使原型設(shè)計(jì)和測(cè)試新想法的周轉(zhuǎn)時(shí)間大大縮短。對(duì)于工業(yè)應(yīng)用而言，這種生產(chǎn)光子集成電路的方法的一大優(yōu)勢(shì)是可重新配置性。例如，公司可以利用這種技術(shù)在數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建可重新配置的光連接，特別是在支持人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)中，這將節(jié)省成本并提高生產(chǎn)效率。

該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的方法已被證明是可行的，但它仍然是一個(gè)早期階段的概念。研究人員已經(jīng)提交了一份臨時(shí)專利申請(qǐng)，且他們正在計(jì)劃制造一種用于光子集成電路的臺(tái)式激光打印機(jī)。這種打印機(jī)可以以實(shí)惠的價(jià)格出售，并廣泛分銷給世界各地的研究實(shí)驗(yàn)室和教育機(jī)構(gòu)。他們還在與行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者接觸，以促進(jìn)這項(xiàng)新技術(shù)在可編程光子芯片和可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)中的可能應(yīng)用。

這種用于光子芯片的激光打印機(jī)將使用一個(gè)分級(jí)系統(tǒng)，以比傳統(tǒng)桌面打印機(jī)更精確的方式移動(dòng)基片。該團(tuán)隊(duì)在制作原型機(jī)時(shí)，將尋求優(yōu)化其性能的方法。他們還將通過(guò)對(duì)材料科學(xué)和激光寫入技術(shù)的進(jìn)一步研究，努力減少所使用的相變材料的光學(xué)損耗。這將使打印機(jī)能夠打印出比目前更精細(xì)、更復(fù)雜的電路。