Fotonik çiplerde wafer ölçekli üretim dönemi

Trilyonlarca parametreye ulaşan yapay zeka modelleri, veri işleme kapasitesi ile enerji tüketiminin sınırlarını zorlarken, geleneksel bakır ve elektrik bağlantılarına alternatif oluşturan silikon fotonik teknolojilerinde yeni bir üretim yöntemi geliştirildi. Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü ile Hong Kong Üniversitesi iş birliğinde, doktora öğrencisi Wang Yi liderliğinde yürütülen çalışma, 3D entegre fotonik bileşenlerin seri üretimindeki önemli darboğazlardan birini aşmayı hedefliyor. Geliştirilen imalat platformu, özel tasarımlı karmaşık 3D fotonik yapıların laboratuvar ölçeğinden yüksek hacimli sanayi üretimine taşınmasını kolaylaştırıyor. Yöntemin yapay zeka hesaplama, yüksek hızlı telekomünikasyon ve gelişmiş algılama sistemlerinde kullanılması amaçlanıyor.

WAFER ÖLÇEĞİNDE PARALEL ÜRETİM

Geleneksel optik çip üretiminde kullanılan Odaklanmış İyon Işını teknikleri, nano ölçekli yapıların yüzey üzerinde tek tek şekillendirilmesine dayanıyor. Bu süreç, üretimin yavaş ve maliyetli olmasına yol açarken seri imalat kapasitesini de sınırlandırıyor. Çinli araştırmacılar, geniş alanlı iyon ışını aşındırma yöntemi ile kendiliğinden katlanan origami tekniğini bir araya getiren paralel bir üretim modeli geliştirdi. Bu yaklaşım sayesinde iki boyutlu nanodesenler, tek bir işlemle 4 inçlik tam bir wafer üzerinde eş zamanlı olarak üç boyutlu mimarilere dönüştürülebiliyor. Araştırma verilerine göre yeni platform, geleneksel FIB yöntemlerine kıyasla işlem süresini yüzde 50’den fazla azaltıyor. Yöntem aynı zamanda wafer genelinde yüzde 97’nin üzerinde açısal homojenlik sağlayarak üretim kalitesini koruyor.

FOTONİK ÇİP PAZARINDA REKABET ARTIYOR

Yapay zeka altyapılarının veri bant genişliği ihtiyacı yükseldikçe, elektrik sinyalleri yerine ışıkla veri ileten fotonik çipler büyük yarı iletken üreticileri ile yatırım fonlarının öncelikli alanlarından biri haline geldi. Intel, TSMC, Ayar Labs ve Lightmatter gibi şirketler silikon fotonik ve optik ara bağlantı çözümlerine yatırım yaparken, Avrupa’da imec ve Japonya’da NTT yeni nesil fotonik entegrasyon platformları üzerinde çalışıyor. Çin hükümeti ile Huawei gibi yerli teknoloji şirketleri de ABD’nin yarı iletken kısıtlamalarına karşı fotonik çip ekosistemine yönelik desteğini artırıyor. Çin Bilimler Akademisinin geliştirdiği yeni yöntem de ülkenin optik hesaplama alanındaki üretim kapasitesini güçlendirmeye yönelik çalışmalar arasında yer alıyor.

3D MİMARİYLE BİLEŞEN YOĞUNLUĞU ARTIYOR

Geleneksel iki boyutlu çip mimarileriyle karşılaştırıldığında, optik yapıların üç boyutlu olarak katmanlandırılması çip üzerindeki bileşen yoğunluğunu artırıyor. Bu yapı, veri aktarımı sırasında oluşan sinyal girişimini azaltırken daha düşük enerji tüketimiyle daha yüksek bant genişliği sağlıyor. Yeni üretim yönteminin seri imalata uyarlanmasıyla 3D entegre fotonik platformların veri merkezleri, otonom sistemler ve süper bilgisayarlarda kullanılan temel donanım bileşenleri arasındaki payının artması bekleniyor.