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荷兰科学家在发光硅晶体研究上取得重大突破,为光学芯片打开道路

可望让停滞许久的集成电路技术向前一大步。

Andy Yang
2020 年 4 月 13 日, 下午 06:30


虽然说硅集成电路的制程技术还在极为缓慢的进步当中(英特尔...),但除了生产愈来愈困难之外,目前的组件大小也已经逼近物体上的极限,因此我们势必要开始寻找替代的技术,来让运算速度能进一步加快。这当中一个相当有希望,但科学家花了 50 年都还搞不定的技术,就是将硅芯片「光学化」,通过光而非电子进行信息的传递。如此一来不仅可以更进一步缩小芯片,而且耗能、发热都会比现有的芯片减少很多。

然而,硅本身的特性,意味着要在芯片上制作发光单元是件极为困难的事。目前的研究方向大多集中在将额外的一层砷化镓或磷化铟布于硅基之上,由这些额外的化合物来担任发光的工作。但这种作法的缺点是除了工序麻烦外,在芯片的布设上也会多有限制。

荷兰恩荷芬理工大学(Technische Universiteit Eindhoven)这次发布的技术则是不用其他的材料,直接利用了硅晶体本身来发光。他们突破了硅元素自身限制的方法,是将其混入微量锗元素后,让合金长成六角型的棒状结构。这种纳米级的构造加上其材料,能产生足以让其发光的能隙,使得硅芯片自身发光成为可能。

当然,和所有这类的技术突破一样,从发布技术到进入产品当中还有很长的路要走。第一步是要先从「发光」进展到稳定的激光,这部份最快可能今年内就能实现,但接下来还有如何有效率的应用到芯片中、如何有效率地生产等一系列的考验在前头,恐怕真的面世还要再等个几年吧。