Scienziati cinesi trovano un sistema per produrre chip ottici

Gli scienziati cinesi hanno creato un metodo a costo zero per produrre in massa i chip ottici utilizzati nei supercomputer e nei centri dati, contribuendo a ridurre l’impatto delle sanzioni statunitensi.

I chip, o circuiti integrati fotonici (PIC  – photonic integrated circuit), utilizzano i fotoni – particelle di luce – per elaborare e trasmettere informazioni.

In genere contengono centinaia di componenti fotonici e sono utilizzati principalmente nelle comunicazioni in fibra ottica o nell’informatica fotonica, una tecnologia emergente, per migliorare la velocità di trasmissione e ridurre il consumo energetico.

I PIC possono essere realizzati con diversi materiali, tra cui il niobato di litio, noto per le sue eccellenti proprietà di conversione dei dati elettronici in informazioni fotoniche, una parte essenziale del processo di conversione elettro-ottica.

“Tuttavia, l’uso industriale di questa tecnologia è ostacolato dal costo elevato per wafer e dalle dimensioni limitate del wafer”, secondo Ou Xin, professore presso l’Istituto di Shanghai di Microsistema e Tecnologia dell’Informazione, e Tobias Kippenberg del Politecnico Federale di Losanna.

I due hanno pubblicato le loro scoperte in un articolo pubblicato sulla rivista Nature mercoledì.

Il team di Ou del National Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits ha optato per un materiale semiconduttore alternativo, il tantalato di litio (LiTaO3), che ha prestazioni migliori rispetto al niobato di litio e consente una produzione di massa a basso costo grazie a un processo di fabbricazione più simile ai metodi di silicio commercializzati.

“Il tantalato di litio è già stato adottato commercialmente per i filtri a radiofrequenza 5G [utilizzati negli smartphone] e offre una produzione scalabile a costi bassi. e ha proprietà uguali, e in alcuni casi superiori, al niobato di litio”, si legge nel documento.
Come per i circuiti elettronici integrati, la fabbricazione dei PIC comporta la modellazione dei wafer con tecniche litografiche, seguite dall’incisione e dalla deposizione del materiale. Il team ha sviluppato tecnologie di lavorazione compatibili per i wafer di tantalato di litio.

Utilizzando un processo di produzione basato su uno stepper a raggi ultravioletti profondi, il team ha dimostrato che il tantalato di litio può essere inciso per creare PIC a bassa perdita, che secondo i ricercatori potrebbero essere utilizzati anche nella misurazione di precisione e nel rilevamento di immagini laser.

La tecnica potrebbe aiutare la Cina a ridurre l’impatto delle limitazioni – che includono controlli sulle esportazioni e sanzioni mirate alle istituzioni – imposte dagli Stati Uniti e da alcuni dei suoi principali alleati per limitare l’accesso della Cina ai chip e alle attrezzature di produzione avanzate.

Novel Si Integration Technology, una start-up creata dall’istituto di Shanghai, ha già la capacità di produrre in massa wafer da 8 pollici con il nuovo materiale e ha sviluppato metodi di micro-produzione commercialmente validi, fornendo una base di materiale per chip ottici e a radiofrequenza nazionali, secondo un recente rapporto del China News Service, di proprietà statale.

“Il nostro lavoro apre la strada alla produzione scalabile di PIC elettro-ottici di prossima generazione a basso costo e in grandi volumi”, ha detto Ou, sottolineando il potenziale del tantalato di litio nelle applicazioni wireless.

La Cina sta disperatamente tentando di liberarsi dalle restrizioni imposte dagli USA nel settore della produzione dei microchip. L’amministrazione Biden è stata molto attenta nel limitare la possibilità delle aziende e degli istituti cinesi di accedere alle tecnologie USA. Proprio recentemente le autorità cinesi si sono lamentate del fatto che lo sviluppo dei compputer quantistici nazionali viene colpito duramente dalle sanzioni americane.