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最新进展!中国芯片研发乘风破浪

05/15 15:51
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近日,中国科研团队成功开发出可批量制造的新型“光学硅”芯片引发了业界高度关注。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所科研团队与合作团队联合开发了超低损耗钽酸锂光子器件微纳加工方法,结合晶圆流片工艺,成功制备出钽酸锂光子芯片。而该芯片所展现出的特性有望为突破通信领域速度、功耗、频率和带宽四大瓶颈问题提供解决方案,并在低温量子、光计算、光通信等领域催生革命性技术。

事实上,除了在光子芯片领域实现重要突破外,近期中国科研团队在半导体其它领域亦取得了重要进展。

国内首款2Tb/s三维集成硅光芯粒成功出样

当前,业界正通过研发更大容量、更高速率、更高集成度的硅基光互连芯片解决方案提升算力系统的整体性能,以满足人工智能快速发展带来的AI算力系统对于高效能互连技术的爆发性增长需求。然而,面向下一代单通道200G以上的光接口速率需求,硅光方案在速率、功耗、集成度等方面面临着巨大挑战。

5月9日,据“中国光谷”消息,国家信息光电子创新中心(NOEIC)和鹏城实验室的光电融合联合团队完成2Tb/s硅光互连芯粒(chiplet)的研制和功能验证,在国内首次验证了3D硅基光电芯粒架构,实现了单片最高达8×256Gb/s的单向互连带宽。

据介绍,该团队在2021年1.6T硅光互连芯片的基础上,进一步突破了光电协同设计仿真方法,研制出硅光配套的单路超200G driver和TIA芯片, 并攻克了硅基光电三维堆叠封装工艺技术,形成了一整套基于硅光芯片的3D芯粒集成方案。

该成果将广泛应用于下一代算力系统和数据中心所需的CPO、NPO、LPO、LRO等各类光模块产品中,预计近期可以实现高端硅光芯片的批量商用。

中国团队研制出全球首个氮化镓量子光源芯片

据“上海嘉定”4月底介绍,电子科技大学信息与量子实验室、清华大学,及中国科学院上海微系统与信息技术研究所成功研制出全球首个氮化镓量子光源芯片。这一突破性进展,不仅为我国在量子通信领域的研究奠定坚实基础,也为全球量子技术的发展注入了新的活力。

在该项目中,研究团队通过优化电子束曝光和干法刻蚀工艺,成功攻克了氮化镓晶体薄膜生长以及波导侧壁与表面散射损耗等技术难题,将氮化镓材料首次成功应用于量子光源芯片的研发中。

据悉,新研发的氮化镓量子光源芯片在关键性能指标上实现了重要突破——其输出波长范围从25.6纳米显著扩展至100纳米,并具备向单片集成方向发展的潜力。这一创新意味着未来的“量子灯泡”将能照亮更多的领域,从而使大容量、长距离、高质量的量子互联网成为可能。

相较于现有的通信方式,量子通信在安全性、准确性和传输速度上具有显著优势。随着量子技术的不断完善,它将在军事、金融、科研等高度需求保密性的领域得到广泛应用,同时有望进一步推动人工智能等现代信息技术的发展。

浙大学者在可水显影的光刻胶创制方面取得进展

在国家自然科学基金项目(批准号:T2225004)等资助下,浙江大学伍广朋教授团队在化学放大光刻胶创制方面取得新进展。

据“国家自然科学基金委员会”网站介绍,浙江大学伍广朋教授团队利用自主开发的高活性有机硼催化剂,以二氧化碳和带有酸敏环状缩醛结构的环氧化合物为原料,制备了兼具高透明性碳酸酯主链和高酸敏性缩醛侧基的新型光刻胶成膜树脂。

科研团队通过将制备的光刻胶树脂与商用的KrF和ArF光刻胶树脂进行性能对比,结果表明,这类化学放大光刻胶表现出了优异的灵敏度、对比度、分辨率和抗刻蚀性等综合性能。同时,此类光刻胶体系在室温环境下可稳定储存60天以上。为开发高性能的深紫外和极紫外光刻胶提供了一种新思路。

中国科学家首次实现光子的分数量子反常霍尔态

5月6日,中国科大科研团队基于中国科学家自主研发并命名的一种新型超导量子比特,实现了光子间的非线性相互作用,并进一步在此系统中构建出作用于光子的等效磁场以构造人工规范场,在国际上首次实现了光子的分数量子反常霍尔态。

据“中新网”介绍,这项量子物理基础研究领域的突破成果,是“第二次量子革命”的重要内容,有望在近期应用于模拟经典计算困难的量子系统并达到“量子计算优越性”。

本次研究提出人工搭建的量子系统结构清晰,灵活可控,是一种“自底而上”研究复杂量子物态的新范式。其优势包括:无需外磁场,通过变换耦合形式即可构造出等效人工规范场;通过对系统进行高精度可寻址的操控,可实现对高集成度量子系统微观性质的全面测量,并加以进一步可控的利用。

沃尔夫物理学奖获得者、奥地利因斯布鲁克大学教授彼得·佐勒(Peter Zoller)指出,在量子设备上高精度地产生如此高度纠缠的量子态,为研究奇异量子态开启了大门,是实现构建新型容错量子计算机这一长期梦想的起点。

哈工大科研团队在铪基铁电薄膜领域取得新进展

4月下旬,哈工大科研团队在铪基铁电薄膜领域取得重要进展,为实现超快铁电存储提供依据。

二氧化铪铁电相是亚稳结构,作为二氧化铪中最常见的缺陷类型,氧空位在稳定亚稳铁电相方面效果显著。在高介电栅介质材料二氧化铪(HfO2)薄膜中发现的铁电性为解决铁电存储提供了新机遇。

然而,氧空位也给器件性能带来负面影响。特别是氧空位对铁电畴壁的钉扎效应,导致二氧化铪铁电极化的翻转速度下降,使铪基铁电存储在读写速度上处于劣势。解决氧空位的“双刃剑效应”对提高二氧化铪铁电的极化翻转特性至关重要,是实现铪基铁电兼具高极化和快读写性能的关键。

据哈工大介绍,该科研团队针对上述问题,首次将受主(镧元素)-施主(钽元素)共掺杂方法应用于外延铪基铁电薄膜的性能调控。通过该方法,研究人员获得了同时具有高极化和快翻转特性的铪基铁电薄膜,翻转时间低至亚纳秒级别,可与传统钙钛矿铁电氧化物材料相媲美。

哈工大表示,团队提出共掺杂策略,在铪基铁电材料的缺陷调控,实现翻转能垒降低、提高铁电性能、提升翻转速度等方面具有重要意义,为加快铪基铁电薄膜在新型低功耗、快速和非易失存储与逻辑器件中的实际应用提供有效指导。

国科大面向高数值孔径极紫外光刻的光源-掩模联合优化算法方面取得进展

高数值孔径(High NA, NA="0.55)极紫外(EUV)光刻是实现5nm及以下技术代先进集成电路制造的关键技术,其成像性能受到诸多因素的限制。

光源-掩模联合优化(SMO)是先进光刻工艺中提升成像质量的一项重要技术,并在14nm及以下技术代中实现成功应用。因此,建立面向High" NA EUV光刻系统的SMO算法具有明确且重要的实际应用价值。

4月底,中国科学院大学集成电路学院韦亚一教授课题组与北京理工大学光电学院马旭教授课题组开展合作,提出了一种适用于High NA EUV光刻系统的SMO算法,有效提升了光刻系统的成像质量。

据介绍,该算法在GPU环境下可以实现10倍以上的计算效率提升。仿真结果表明,该算法可以降低光刻图形误差约70%,显著提高光刻成像质量,并在约150秒内快速完成优化。

北京大学首次实现高电学性能半导体水凝胶

水凝胶具有和生物组织相似的机械性能、含水量高和离子通透性好等特性,在组织工程、医用敷料、生物传感等领域具有广泛的应用。

然而水凝胶电子器件因为缺少半导体水凝胶材料而无法实现丰富的集成电路功能等挑战。对此,北京大学雷霆课题组提出了半导体水凝胶设计策略,填补了传统水凝胶材料无法实现高性能电子电路的空白。

该课题组通过将水溶性阳离子共轭高分子用抗离子交联或与其他水凝胶共混形成多网络结构,实现了兼具优异机械性能、半导体性能、界面性能和生物相容性的半导体水凝胶。

该研究首次实现高电学性能的半导体水凝胶的制备和电子器件应用,其兼具有机半导体优异的电学特性以及水凝胶独特的机械和生物界面特性,扩展了有机半导体和水凝胶材料的应用范围。

中国首创新型场效应调控光电二极管

据中国科学技术大学消息,该校教授课题组与武汉大学刘胜院士团队合作,在国际上首次提出了新型三电极光电PN结二极管结构,构筑载流子调制新方法,实现了第三端口外加电场对二极管光电特性的有效调控。

据介绍,为提升整个光电技术的集成与发展,增加光电系统的信号传输速度和带宽,同时减小系统体积和复杂度。研究人员通过在P型区域引入“第三电极”,将传统的光电二极管与一个“金属-氧化物-半导体”结构进行巧妙而又紧凑地片上器件集成。这种三端二极管减少了光通信系统中对外部偏置器电路的需求,实现了更小体积、更宽带宽的光通信系统。

此外,团队还基于该新型光电二极管构建了光通信系统和可重构光电逻辑门系统,展示了该器件在光通信和光逻辑运算中的巨大应用潜力。

研究人员表示,由于该器件结构和制作工艺十分简单,该新型场效应调控光电二极管架构的提出,可被广泛应用于其他由各种半导体材料制成的有源光电子集成芯片和器件平台上,对推动下一代高速和多功能光电子集成芯片的发展有着重要价值。

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