Команда исследователей из Института физики Китайской академии наук (КАН) вместе с коллегами из Гонконгского университета и других научных центров сделала шаг, который может серьёзно изменить производство фотонных чипов. Под руководством аспиранта Ван И учёные разработали новый метод, позволяющий создавать сложные трёхмерные оптические структуры быстрее и эффективнее, чем раньше.
В чём суть прорыва
До сих пор для изготовления таких структур часто использовали технологию сфокусированного ионного пучка (FIB). Её главный минус — медлительность: структуры приходится формировать буквально по одной. Это отлично подходит для точечных экспериментов, но совершенно не годится для масштабного производства.
Учёные предложили принципиально другой подход — параллельное производство. Вместо того чтобы обрабатывать каждую деталь отдельно, они научились за один процесс превращать двумерные структуры в сложные трёхмерные архитектуры сразу на всей 10‑сантиметровой пластине. В основе метода — сочетание ионно‑лучевого травления и техники самоскладывания по принципу «оригами». При этом сохраняется наноразмерная точность: технология обеспечивает угловую однородность более 97 %, а время изготовления сокращается более чем в сто раз по сравнению с традиционными подходами.
По словам исследователей, это решение помогает преодолеть разрыв между лабораторными разработками и реальным промышленным выпуском. Теперь можно двигаться от узкоспециализированных фотонных решений к массовым 3D‑чипам, которые пригодятся в самых передовых системах — от вычислений до сенсоров и связи.
Зачем это нужно именно сейчас
Спрос на более быстрые и энергоэффективные вычислительные системы стремительно растёт — особенно на фоне развития искусственного интеллекта. Модели становятся всё крупнее, а значит, им нужно больше мощности и меньше задержек при передаче данных.
Здесь как раз и выигрывают оптические технологии. По сравнению с обычными электрическими соединениями оптические межсоединения дают более высокую пропускную способность и потребляют меньше энергии. А трёхмерные структуры позволяют делать чипы плотнее, снижать помехи и реализовывать функции, которые в двумерных схемах просто невозможны.
Гонка за фотонными технологиями
Сейчас в этой области идёт настоящая технологическая гонка. Крупные компании и исследовательские центры по всему миру вкладывают серьёзные ресурсы в развитие фотоники. Например:
- Intel, TSMC, Ayar Labs и Lightmatter работают над кремниевой фотоникой и оптическими межсоединениями, чтобы сделать вычисления быстрее и экономичнее.
- Imec (Бельгия) и NTT (Япония) создают новые платформы для интеграции фотонных компонентов.
- В Китае над аналогичными задачами трудятся не только институты вроде КАН, но и такие компании, как Huawei.
Разработка китайских учёных вписывается в этот глобальный тренд: она решает одну из главных проблем отрасли — как наладить массовое производство сложных 3D‑структур без потери точности.