據報道,以色列希伯來大學物理學家烏利埃爾·利維及其研究團隊一直致力于研發一種全新的芯片技術,經過3年多的不懈努力,研究工作日前終于有了結果。他們利用“金屬—氧化物—氮化物—氧化物—硅”結構(MONOS),開發了一種新型集成光子回路制備技術,據此可以在微芯片上使用閃存技術,有望使個頭兒更小、運行速度更快的光子芯片成為現實,其運算頻率甚至可以達到太赫茲量級,從而將使計算機及相關光學通信設備的運行速度提高100倍。
所謂太赫茲(THz)是頻率單位之一。太赫茲波包含頻率為0.1THz—10THz的電磁波,是位于微波和紅外光波段之間的一段電磁頻譜。相比于太赫茲波段兩側的紅外和微波技術的發展,人們對太赫茲波段的認識較為有限,形成了所謂的太赫茲鴻溝。太赫茲波具有穿透性,能量比X射線少,因此不會對人體組織和DNA造成損壞。近年來,太赫茲技術成為備受關注的科技交叉前沿領域,在微芯片領域也頗有潛力。
一般來說,光通信囊括了所有運用光作為信息載體并通過光纜進行傳輸的技術。譬如互聯網、電子郵件、短信、電話、云和數據中心等,均屬光通信的范疇。光通信速度極快,然而在微芯片中,光通信卻變得不可靠,而且難以大量重復和擴展。具體來說,有兩大技術難題阻礙了太赫茲微芯片的開發和制造,一是芯片本身過熱,二是不可擴展性。科學家指出,微型光子器件的超高精度和可重復制備,是成功研制集成光子芯片的重要技術保障。
利維的科研團隊,恰恰在這兩個難題上取得了突破。他們巧妙地繞開了眼下光子器件微納加工精度低、重復性和擴展性差的技術難題,把閃存技術引入到硅基光子器件加工中,成功實現了可靠的、能夠重復的光子器件的制備。這一舉措對未來集成光子芯片的問世具有重要的前瞻性和開拓性,從而有望引發芯片業的一場革命。有分析稱,這一發現將有助于填補太赫茲鴻溝,并創造出全新的、更強大的無線設備,能夠使芯片以比目前高得多的速度進行數據傳輸,是一項足以改變芯片高科技領域游戲規則的技術。
事實上,從電子通信向光通信的轉變,對芯片制造商頗有吸引力,因為破除技術壁壘后,光通信可以顯著提高芯片的運算速度并大大降低功耗。人們期盼著比傳統芯片快百倍的太赫茲級微芯片能夠早日問世,以更好地造福人類。