Cientistas chineses encontraram uma maneira de produzir em massa chips ópticos a um custo baixo, os quais são usados em supercomputadores e centros de dados, ajudando a reduzir o impacto das sanções dos Estados Unidos.
Os chips, ou circuitos integrados fotônicos (CIF), usam fótons – partículas de luz – para processar e transmitir informações.
Eles geralmente contêm centenas de componentes fotônicos e são usados principalmente em comunicações por fibra óptica ou computação fotônica, uma tecnologia emergente, para melhorar a velocidade de transmissão e reduzir o consumo de energia.
Os CIFs podem ser feitos usando vários materiais, incluindo niobato de lítio, conhecido por suas excelentes propriedades na conversão de dados eletrônicos em informações fotônicas, uma parte essencial do processo de conversão eletro-ótica.
“No entanto, o uso industrial dessa tecnologia é dificultado pelo alto custo por wafer e pelo tamanho limitado do wafer”, de acordo com Ou Xin, professor do Instituto de Microsistema e Tecnologia da Informação de Xangai, e Tobias Kippenberg, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Lausanne.
A dupla publicou suas descobertas em um artigo na revista Nature na quarta-feira.
A equipe de Ou no Laboratório Nacional Chave de Materiais para Circuitos Integrados optou por um material semicondutor alternativo, o tântalo de lítio (LiTaO3), que apresenta melhor desempenho que o niobato de lítio e permite a produção em massa de baixo custo devido a um processo de fabricação mais semelhante aos métodos de silício comercializados.
Os custos mais baixos são impulsionados pela demanda das empresas de eletrônicos de consumo.
“O tântalo de lítio já foi adotado comercialmente para filtros de radiofrequência 5G [usados em smartphones] e oferece fabricação escalável a baixo custo. e tem propriedades iguais e, em alguns casos, superiores ao niobato de lítio”, diz o artigo.
Assim como nos circuitos integrados eletrônicos, a fabricação de CIFs envolve o padrão dos wafers usando técnicas litográficas seguido por etching e deposição de material. A equipe desenvolveu tecnologias de processamento compatíveis para wafers de tântalo de lítio.
Usando um processo de fabricação baseado em stepper de ultravioleta profundo, a equipe mostrou que o tântalo de lítio pode ser gravado para criar CIFs de baixa perda, que os pesquisadores acreditam também poderem ser usados em medições de precisão e detecção e imagem a laser.
A técnica poderia ajudar a China a reduzir o impacto das restrições – que incluíam controles de exportação e sanções visando instituições – impostas pelos Estados Unidos e alguns de seus principais aliados para restringir o acesso da China a chips avançados e equipamentos de fabricação.
A Novel Si Integration Technology, uma startup criada pelo instituto de Xangai, já tem capacidade para produzir em massa wafers de 8 polegadas com o novo material e desenvolveu métodos de micromanufatura comercialmente viáveis, fornecendo uma base material para chips ópticos e de radiofrequência domésticos, de acordo com um relatório recente da estatal China News Service.
“Nosso trabalho abre caminho para a fabricação escalável de CIFs eletro-ópticos de próxima geração de baixo custo e grande volume”, disse Ou, destacando o potencial do tântalo de lítio em aplicações sem fio.