Команда кластера «Квантум Парк» МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА» начала прием заявок на первый контрактный запуск производства фотонных интегральных схем в формате MPW (Multi Project Wafer) – c разделением площади пластин между различными заказчиками.
В качестве первой доступной технологической платформы будет использоваться техпроцесс, основанный на нитриде кремния (SiN). Он обеспечивает крайне низкие потери мощности сигнала в фотонных чипах – до 0,05 дБ/см, что сопоставимо с показателями передовых мировых исследовательских и производственных центров.
Ведущие научные коллективы РАН, университетов, промышленные предприятия и стартапы, работающие в сфере интегральной фотоники, могут подавать заявки на изготовление фотонных интегральных схем. Российская академия наук отвечает за научное сопровождение и экспертизу пилотного проекта.
Первоначальный этап реализации будет полностью оплачен МГТУ им. Н.Э. Баумана из собственных финансовых ресурсов. Создание технологического процесса и его подготовка к серийному производству осуществлены в рамках стратегического технологического проекта «Экзафлопсные гибридные вычисления (Bauman DeepTech)», входящего в программу «Приоритет 2030» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
В настоящее время наблюдается значительный рост интереса к фотонным интегральным схемам (ФИС). По мнению многих экспертов, интегральная фотоника способна стать определяющим фактором в развитии инфраструктуры для перспективных систем искусственного интеллекта, глобальной связи, гибридных и квантовых вычислений, а также в области сенсорики и транспорта. Производство фотонных интегральных схем в Квантум Парке нацелено на создание доступной базы для российских разработчиков. Этот процесс позволяет объединять несколько проектов на одной кремниевой пластине или подложке, что приводит к снижению стоимости изготовления для заказчиков. Благодаря этому университеты, научные центры и предприятия с высоким уровнем технологичности получают возможность разрабатывать и тестировать свои решения, не прибегая к запуску собственных производственных мощностей.
В России впервые запущено серийное производство фотонных чипов по контрактным условиям
Технологический процесс, созданный экспертами из МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова», направлен на производство фотонных интегральных схем, характеризующихся минимальными оптическими потерями и обеспечивающих возможность термооптической модуляции сигнала. Каждый изготовленный кристалл содержит тестовые трассы стандартных компонентов, на которых планируется проведение оптических измерений типичных функциональных элементов ФИС и предоставление результатов заказчикам.
В рамках пилотного проекта планируется производство фотонных интегральных схем, использующих волноводы из нитрида кремния. Толщина волноводного слоя SiN составит 220 нм, а размер элементов будет не менее 70 нм, с зазорами от 200 нм. Доступная площадь кристалла при этом будет не менее 55 мм 2, в случае необходимости площадь может быть увеличена. Для внешних заказчиков в ходе тестовой эксплуатации будет выделено до 100 кристаллов с уникальными топологиями (в формате .GDS), что позволит охватить максимально возможное число российских разработчиков. В основу пакета для проектирования технологии (Process Design Kit, PDK) положены разработки и проверенные решения, созданные фотонической командой ЭКБ ФИС кластера Квантум Парк (для длины волны 1550 нм):
- одномодовые волноводы – потери менее 0,1 дБ/см (типовые 0,05 дБ/см);
- дифракционные решётки для ввода излучения – гарантированные потери менее 6 дБ (типовые до 4,5 дБ), полоса пропускания 30 нм;
- элементы ввода излучения в торец кристалла ФИС – потери менее 3 дБ (типовые до 0,6 дБ);
- кольцевые микрорезонаторы – внутренняя добротность более 1 млн (типовые до 5 млн);
- Y-делители характеризуются потерями менее 1,5 дБ (в типичных случаях – менее 0,7 дБ);
- сонаправленные делители 50:50 – потери менее 0,5 дБ (типовые менее 0,2 дБ);
- термооптические модуляторы – частота более 10 кГц, площадь менее 0,002 мм 2, энергопотребление 200 мВт.
При определении общих научных интересов команда Квантум Парка способна предложить всестороннюю экспертную помощь клиентам на всех этапах сотрудничества: начиная с физического моделирования, разработки топологии устройств и заканчивая их изготовлением и характеризацией. Клиентам будут предоставлены регламенты проектирования компонентов и электротехническая конструкция и безопасность функциональных изделий.
Изготовитель проверит разработанные топологии в автоматическом режиме для предотвращения ошибок. Для наиболее перспективных проектов предусмотрена оптоэлектронная сборка произведенных кристаллов. Сборка готового устройства позволит немедленно использовать его для решения промышленных задач.
Области применения ФИС на нитриде кремния: квантовые и высокопроизводительные вычисления, индустриальная и биосенсорика, микрофлюидика, телекоммуникационные системы, твердотельные лидары, AR/VR и другие.
«Развитие российской фотоники имеет принципиальное значение не только для поддержания научной конкуренции, но и для формирования основы для создания элементной базы будущего поколения. Запуск серийного производства фотонных интегральных схем в 2024 году позволил сделать значительный шаг от лабораторных образцов к доступному промышленному сотрудничеству с крупнейшими российскими компаниями. Сейчас мы открываем эти перспективы для научных коллективов. Мы формируем пространство, в котором университеты и высокотехнологичный бизнес смогут общаться на едином технологическом языке», – так прокомментировал запуск Михаил Гордин, ректор МГТУ им. Н.Э. Баумана.
«Более десяти лет мы работали над тем, чтобы российские разработчики получили возможность создавать фотонные чипы, отвечающие мировому уровню, не выезжая из страны. На сегодняшний день наша технология полностью соответствует международным стандартам и требованиям R&D фабов LIGENTEC и LioniX International – признанные лидеры в сфере мировой фотоники. Организация производства ФИС в Квантум Парке устраняет ключевое ограничение, а именно скорость разработки инноваций в области интегральной фотоники. Это позволит университетам, научным коллективам и стартапам получить возможность участвовать в высокотехнологичном развитии», – заявил Илья Родионов, возглавляющий кластер Квантум Парк МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова».
Более детальную информацию можно найти по этой ссылке: bmstu.ru.
Фотографии и сведения предоставлены Московским государственным техническим университетом имени Н.Э. Баумана