- 新製造方法能降低生產瓶頸，支持三維光子學發展。
- 研究人員引入平行製造方法，提高生產效率。
- 新技術實現超過97%角度均勻性，縮短製造時間。
- 全球對光子技術的競爭日益激烈，需求持續增長。
這項研究由中國科學院物理研究所的科學家主導，並與香港大學及其他多個中國機構的研究人員合作。該團隊由博士生王毅領導，表示新開發的製造方法提供了一個多功能平台，能夠在降低生產瓶頸的同時，生產複雜的三維光學結構。研究人員指出，這一方法有助於彌補高度定製的光子設計與大規模生產之間的差距，並有潛力支持下一代三維集成光子學的發展，適用於高級計算、通信及傳感應用。
新技術提升生產效率
研究人員摒棄了傳統依賴聚焦離子束（FIB）技術的製造方法，因這些方法通常一次僅能創建一個光學結構。取而代之，他們引入了一種平行製造方法，能夠在一次過程中將二維圖案轉換為整個四寸晶圓上的複雜三維結構。該團隊表示，這一方法能顯著提高生產效率，因為它允許同時製造多個結構，從而解決了高級三維光學晶片開發中的一個關鍵限制。《南華早報》報導指出，聚焦離子束（FIB）傳統上用於精確表面處理和材料分析，但研究人員表示，他們的新平台能夠克服這種方法的一些限制。
根據研究作者的説法，該技術實現了超過 97% 的角度均勻性，同時將製造時間縮短超過兩個數量級，相較於基於 FIB 的製造方法。隨著各國和科技公司在光子技術領域的競爭日益激烈，這一發展恰逢未來人工智能計算系統對更快及更高效數據處理解決方案的需求日益重要。
全球光子技術競爭加劇
在推進光學計算和高速數據傳輸的競賽中，全球產業和研究機構均投入了大量資金。像 Intel（Intel）、台積電（TSMC）、Ayar Labs 和 Lightmatter 等公司正致力於開發矽光子學和光學互連技術，以提升計算性能和效率。同時，包括比利時的 Imec 和日本的 NTT 等研究機構也在研究下一代光子集成平台。中國也加大了在這一領域的重視，科學院及華為等機構正在擴大開展高級光子晶片技術的努力。
隨著人工智能模型變得越來越大和複雜，對於更快速和高效的計算硬件的需求也在增加。光學互連比傳統電氣鏈路提供更高的帶寬和更低的能耗。通過將光學結構移至三維，研究人員能夠創建更密集的晶片設計，減少信號幹擾，並實現一些二維架構難以達到的功能。因此，研究人員確定製造是主要挑戰，並開發了一個平行過程來克服這一挑戰。
該方法不再使用聚焦離子束一次一次地塑造結構，而是利用廣泛的離子束同時將數千個二維納米結構轉換為三維設計。通過將離子束刻蝕與自折疊的「摺紙」方法相結合，這一技術實現了晶圓規模的生產，同時保持納米級的精確性。
新製造技術對光子技術的影響
這項新開發的製造技術不僅提升了三維光學晶片的生產效率，還解決了傳統方法的限制，顯示出在光子技術領域的潛力。隨著全球對高效計算和數據處理需求的增加，這種技術的出現正好符合市場的需求。各國科技公司和研究機構的競爭也促進了光子技術的進步，未來可能會引發更多的創新和合作。