Elektronik und Photonik wie Lego-Bausteine in einem Chip vereint

Bei einem neuen Chip wurden verschiedene Probleme beim Zusammen­spiel elektronischer und photonischer Schaltungen beseitigt. Dadurch werden die Bandbreite und die Fähigkeit zur genauen Steuerung der durch das Gerät fließenden Informationen erheblich verbessert.

Ein Hoch auf die Chiplets

Entwickelt wurde der Chip von Forschern des Nano-Instituts der Universität Sydney, wie aus dem zugehörigen Paper hervorgeht. Er wurde mithilfe einer neuen Entwicklung in der Silizium-Photonik hergestellt, die die Integration verschiedener Systeme auf Halbleitersubstraten ermöglicht. Team-Leiter Ben Eggleton verglich das Verfahren mit dem Zusammensetzen von Lego-Bausteinen, bei dem verschiedene Komponenten, die erst einmal in sich geschlossen sind, in Form von Chiplets miteinander integriert werden.

Die einzigartige Methode der Integration heterogener Materialien sei jetzt über zehn Jahre hinweg entwickelt worden. Der photonische Schaltkreis im Chip arbeitet mit einer Taktung von 15 Gigahertz an abstimmbaren Frequenzen und einer spektralen Auflösung von nur 37 Megahertz, was weniger als ein Viertelprozent der Gesamtbandbreite ausmacht.


"Diese Arbeit ebnet den Weg für eine neue Generation von kompakten, hochauflösenden photonischen HF-Filtern mit breitbandiger Frequenz-Abstimmbarkeit, die insbesondere für die luft- und weltraumgestützte HF-Kommunikation von Vorteil sind und Möglichkeiten für verbesserte Kommunikations- und Sensorfunktionen eröffnen", erklärte Moritz Merklein vom Forschungsteam.

Produktion ohne Asien

Die Entwickler gehen davon aus, dass der Chip in fortschrittlichen Radarsystemen, Satellitensystemen, drahtlosen Netzwerken und auch beim 6G- und 7G-Mobilfunk zum Einsatz kommen wird. Die mit dem System geschaffenen Grundlagen sollten darüber hinaus auch die Tür zu einer fortschrittlichen Fertigung von Halbleitern öffnen.

Neben der Leistung, elektronische und photonische Chiplets zu integrieren, zeigten die Forscher auch, dass man die entsprechenden Chips komplett in der bestehenden australischen Chip-Produktion fertigen kann. Man muss also nicht auf die Werke von Auftragsherstellern in Taiwan oder gar China zurückgreifen, was eine wichtige Entwicklung hin zur Unabhängigkeit von wichtigen Tech-Importen wäre.


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