وقد قاد البحث علماء من معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، بالتعاون مع جامعة هونغ كونغ والعديد من المؤسسات المحلية.
ووفقًا لطالب الدكتوراه وانغ يي، قائد المشروع، فإن طريقة التصنيع الجديدة توفر منصة متعددة الاستخدامات لإنتاج هياكل بصرية ثلاثية الأبعاد معقدة، مع معالجة الاختناقات في عملية التصنيع الحالية.
يعتقد فريق البحث أن هذا النهج يمكن أن يسد الفجوة بين التصميمات الضوئية المتخصصة للغاية والمخصصة والإنتاج الضخم.
ومن ثم، ستدعم هذه التقنية تطوير منصات الفوتونيات المتكاملة ثلاثية الأبعاد من الجيل التالي لتطبيقات الحوسبة المتقدمة والاتصالات السلكية واللاسلكية والاستشعار.
بدلاً من استخدام طريقة التصنيع التقليدية القائمة على تقنية حزمة الأيونات المركزة (FIB)، والتي لا تُنشئ سوى بنية بصرية واحدة في كل مرة، قدم العلماء طريقة تصنيع متوازية.
تتمتع هذه التقنية بالقدرة على تحويل النماذج ثنائية الأبعاد (2D) إلى هياكل ثلاثية الأبعاد معقدة عبر رقاقة أشباه الموصلات الكاملة مقاس 4 بوصات في عملية واحدة.
ونقلت وسائل الإعلام عن فريق البحث قوله إن هذه الطريقة يمكن أن تحسن بشكل كبير كفاءة الإنتاج بفضل قدرتها على تصنيع هياكل متعددة في وقت واحد، مما يعالج أكبر عائق في تطوير الرقائق البصرية ثلاثية الأبعاد المتقدمة.
تُستخدم تقنيات الحزمة الأيونية المركزة (FIB) على نطاق واسع في معالجة الأسطح الدقيقة وتحليل المواد. ومع ذلك، يدّعي علماء صينيون أن منصة جديدة قادرة على التغلب على أوجه القصور في الأسلوب القديم.
قد يعجبك أيضاً
وبناءً على ذلك، تحقق هذه التقنية توحيدًا زاويًا يزيد عن 97٪، مع تقليل وقت التصنيع بأكثر من 100 مرة مقارنة بطريقة FIB.
يأتي هذا الإنجاز في الوقت الذي تتسابق فيه الدول وشركات التكنولوجيا لتطوير تكنولوجيا الفوتونيات لدعم أنظمة الحوسبة المستقبلية للذكاء الاصطناعي، حيث تتزايد الحاجة إلى معالجة البيانات عالية السرعة وكفاءة الطاقة المثلى باستمرار.
تجذب الجهود المبذولة للنهوض بالحوسبة الضوئية ونقل البيانات عالي السرعة استثمارات ضخمة من الصناعة والأوساط الأكاديمية في جميع أنحاء العالم.
تعمل الشركات الكبرى مثل إنتل، وTSMC، وأيار لابز، ولايت ماتر بنشاط على تطوير تقنيات الفوتونيات السيليكونية وتقنيات الاتصال البصري لتحسين أداء الحوسبة.
وفي الوقت نفسه، تعمل معاهد بحثية مثل Imec (بلجيكا) وNTT ( اليابان ) على تطوير منصات تكامل ضوئي من الجيل التالي.
الصين ليست بمنأى عن هذا التوجه، حيث تعمل منظمات مثل الأكاديمية الصينية للعلوم وشركات مثل هواوي على توسيع جهودها لإتقان تكنولوجيا الرقائق الضوئية المتقدمة.
مع ازدياد حجم نماذج الذكاء الاصطناعي وتعقيدها، تتزايد الحاجة إلى أجهزة حاسوب أسرع وأكثر كفاءة بشكل كبير. توفر الوصلات الضوئية نطاقًا تردديًا أعلى واستهلاكًا أقل للطاقة مقارنةً بكابلات النحاس التقليدية.
من خلال دمج الهياكل البصرية في الفضاء ثلاثي الأبعاد، يمكن للمهندسين إنشاء تصميمات رقائق أكثر كثافة، وتقليل تداخل الإشارات، وتمكين الوظائف التي يصعب تحقيقها باستخدام بنية ثنائية الأبعاد.
ولمعالجة التحدي الأساسي للإنتاج، قام فريق البحث بتطوير العملية المتوازية المذكورة آنفاً.
بدلاً من تشكيل كل بنية باستخدام حزمة أيونية مركزة، تستخدم هذه الطريقة حزمة أيونية واسعة النطاق لتحويل آلاف الهياكل النانوية ثنائية الأبعاد في وقت واحد إلى تصميم ثلاثي الأبعاد.
من خلال الجمع بين تقنيات الحفر بشعاع الأيونات وطريقة الطي “الأوريغامي”، تُمكّن هذه التقنية من إنتاج رقائق أشباه الموصلات على نطاق الألواح المسطحة مع الحفاظ على دقة النانو.
(بحسب موقع Interesting Engineering)
المصدر: