Doorbraak in siliciumfotonica: Geïntegreerde lasers op wafers maken sneller, efficiënter computergebruik mogelijk

Onderzoekers uit de VS en Europa hebben een belangrijke doorbraak bereikt in siliciumfotonica door met succes geminiaturiseerde lasers rechtstreeks op siliciumwafers te fabriceren. Deze innovatie, gedetailleerd beschreven in een Nature-publicatie, omvat het 'groeien' van lasers op een siliciumchip, een proces dat de schaalbaarheid en compatibiliteit met de bestaande CMOS-productie voor elektronische chips verbetert.

Deze doorbraak pakt een grote uitdaging aan: het integreren van lichtbronnen met siliciumchips. Traditionele methoden omvatten het bevestigen van afzonderlijke lasers, wat de werking vertraagt en de kosten verhoogt. Door lasers rechtstreeks op de chip te creëren, kunnen gegevens sneller worden verzonden met behulp van fotonen, wat een grotere datacapaciteit en lagere energieverliezen biedt in vergelijking met elektronen.

Het team heeft 300 functionele lasers ingebed op een enkele 300-mm siliciumwafer, een industriestandaard. De laser produceerde licht met een golflengte van 1.020 nm, ideaal voor korteafstands transmissies tussen computerchips. Deze chip zou de computerprestaties aanzienlijk kunnen verbeteren en het energieverbruik in datacenters kunnen verminderen. De laser vereiste een drempelstroom van slechts 5 mA, vergelijkbaar met een LED in een computermuis, en het vermogen was ongeveer 1 mW. Hoewel continu gebruik mogelijk was gedurende 500 uur bij kamertemperatuur (25° C), nam de efficiëntie af bij ongeveer 55°C. Deze demonstratie markeert een belangrijke stap in de richting van efficiënter en krachtiger computergebruik, en maakt de weg vrij voor kosteneffectieve, hoogwaardige optische apparaten voor datacommunicatie, machine learning en AI.