近日，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）宣布與美國(guó)制造集成光子學(xué)研究所（AIM Photonics）達(dá)成了一項(xiàng)合作研發(fā)協(xié)議，雙方將為芯片開(kāi)發(fā)人員提供設(shè)計(jì)更快的光子集成電路（PICs）的關(guān)鍵新工具。

作為合作中關(guān)鍵的一部分，NIST將會(huì)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)電氣“校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)／標(biāo)定結(jié)構(gòu)”（calibration structures），可用于測(cè)量和測(cè)試芯片的電子性能。

這將提升芯片的設(shè)計(jì)質(zhì)量，并使其運(yùn)行速度高達(dá)110 GHz（目前大多數(shù)光子芯片的工作頻率都在25 GHz左右）。據(jù)悉，AIM Photonics將把這些校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)納入其工藝設(shè)計(jì)工具包（PDK）中，供工程師在AIM Photonics工廠(chǎng)設(shè)計(jì)制造新芯片時(shí)使用。

NIST表示，雙方機(jī)構(gòu)的專(zhuān)家已經(jīng)在努力將新的測(cè)量結(jié)構(gòu)集成到AIM Photonics的代工過(guò)程中，預(yù)計(jì)大約一年內(nèi)可以面向市場(chǎng)提供一個(gè)更新的PDK與校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。

隨著集成技術(shù)尤其是硅光集成技術(shù)的日益發(fā)展，集成無(wú)源及有源單元的光子集成芯片成為了下一代的發(fā)展方向。和常規(guī)的大規(guī)模集成電路芯片不同，光電芯片（特別是激光器芯片）本身材料成本高、制造流程多、工藝復(fù)雜、廢品率高，因此在晶圓階段對(duì)光電芯片進(jìn)行性能評(píng)估及篩選尤為關(guān)鍵。

負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)的商務(wù)部副部長(zhǎng)兼NIST主任Laurie E．Locascio表示：“這項(xiàng)工作將利用NIST在芯片測(cè)量、校準(zhǔn)和集成設(shè)備建模方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。雖然這項(xiàng)工作的計(jì)劃在CHIPS法案通過(guò)之前就開(kāi)始了，但它與法案的目標(biāo)是一致的。這表明政府和行業(yè)可以共同推動(dòng)創(chuàng)新，恢復(fù)美國(guó)在半導(dǎo)體制造業(yè)的全球領(lǐng)導(dǎo)地位。”

今年早些時(shí)候，在美國(guó)救援法案資金的支持下，NIST給AIM Photonics撥款500多萬(wàn)美元用于開(kāi)發(fā)應(yīng)對(duì)大流行的光子技術(shù)，500萬(wàn)美元中的大部分用于開(kāi)發(fā)一次性集成光子學(xué)測(cè)試。通過(guò)檢查血液樣本，集成了AIM Photonics芯片的小型化器件將進(jìn)行準(zhǔn)確的病毒免疫檢測(cè)，以觀察患者是否仍然具有來(lái)自新冠肺炎抗體的保護(hù)，甚至可以預(yù)測(cè)感染的嚴(yán)重程度。

AIM Photonics總部位于美國(guó)紐約州北部，是美國(guó)國(guó)防部建立和管理的九個(gè)制造創(chuàng)新研究所（MII）之一，也是美國(guó)先進(jìn)制造網(wǎng)絡(luò)的成員。早在2020年9月，AIM Photonics就曾獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)基因會(huì)的資助，合作開(kāi)展光子集成電路等領(lǐng)域的科學(xué)研究。該機(jī)構(gòu)將繼續(xù)為各種現(xiàn)有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)先進(jìn)的集成光子技術(shù)能力，并將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、電信、激光雷達(dá)、化學(xué)和生物傳感、人工智能、量子應(yīng)用和定制DoD應(yīng)用等關(guān)鍵應(yīng)用。

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