美国NIST合作开发110 GHz高频光子集成电路校准方案

2022-12-21 10:58

近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）宣布与美国制造集成光子学研究所（AIM Photonics）达成了一项合作研发协议，双方将为芯片开发人员提供设计更快的光子集成电路（PICs）的关键新工具。

作为合作中关键的一部分，NIST将会负责设计电气“校准结构／标定结构”（calibration structures），可用于测量和测试芯片的电子性能。

这将提升芯片的设计质量，并使其运行速度高达110 GHz（目前大多数光子芯片的工作频率都在25 GHz左右）。据悉，AIM Photonics将把这些校准结构纳入其工艺设计工具包（PDK）中，供工程师在AIM Photonics工厂设计制造新芯片时使用。

NIST表示，双方机构的专家已经在努力将新的测量结构集成到AIM Photonics的代工过程中，预计大约一年内可以面向市场提供一个更新的PDK与校准结构。

随着集成技术尤其是硅光集成技术的日益发展，集成无源及有源单元的光子集成芯片成为了下一代的发展方向。和常规的大规模集成电路芯片不同，光电芯片（特别是激光器芯片）本身材料成本高、制造流程多、工艺复杂、废品率高，因此在晶圆阶段对光电芯片进行性能评估及筛选尤为关键。

负责标准与技术的商务部副部长兼NIST主任Laurie E．Locascio表示：“这项工作将利用NIST在芯片测量、校准和集成设备建模方面的专业知识。虽然这项工作的计划在CHIPS法案通过之前就开始了，但它与法案的目标是一致的。这表明政府和行业可以共同推动创新，恢复美国在半导体制造业的全球领导地位。”

今年早些时候，在美国救援法案资金的支持下，NIST给AIM Photonics拨款500多万美元用于开发应对大流行的光子技术，500万美元中的大部分用于开发一次性集成光子学测试。通过检查血液样本，集成了AIM Photonics芯片的小型化器件将进行准确的病毒免疫检测，以观察患者是否仍然具有来自新冠肺炎抗体的保护，甚至可以预测感染的严重程度。

AIM Photonics总部位于美国纽约州北部，是美国国防部建立和管理的九个制造创新研究所（MII）之一，也是美国先进制造网络的成员。早在2020年9月，AIM Photonics就曾获得美国国家科学基因会的资助，合作开展光子集成电路等领域的科学研究。该机构将继续为各种现有产品开发先进的集成光子技术能力，并将实现数据通信、电信、激光雷达、化学和生物传感、人工智能、量子应用和定制DoD应用等关键应用。