Рост генеративного ИИ и облачных сервисов требует от дата‑центров всё большей пропускной способности при меньшем энергопотреблении. Одно из ключевых решений — кремниевая фотоника, но даже ей необходим классический элемент: надёжный оптический изолятор для защиты лазеров от отражённого света.
Температурная проблема на кристалле
Современные интегрируемые изоляторы используют плёнки магнитооптического граната. Чтобы они обладали нужными свойствами, их нужно кристаллизовать при температурах порядка 600°C и выше. При традиционном печном отжиге нагревается весь чип, что может повредить:
- металлические электроды и межсоединения;
- контактные площадки и защитные слои;
- соседние электронные схемы в модулях Co‑Packaged Optics (CPO).
Для плотной интеграции фотоники и электроники такой тепловой бюджет неприемлем.
Решение: локальный лазерный отжиг
Kyocera и исследовательский институт RIEC Университета Тохоку разработали технологию монолитной интеграции оптического изолятора на чипе с использованием laser annealing. Ближне‑инфракрасный лазер фокусируется только на области изолятора размером около 700 × 700 мкм, где расположена плёнка магнитооптического граната поверх кремниевого волновода.
Локальный нагрев кристаллизует гранат и придаёт ему необходимые магнитооптические свойства для подавления обратного отражения, при этом окружающие фотонные структуры и электроды остаются далеко ниже критических температур.
Исследователи изготовили интерференционное устройство и испытали его как интегрированный оптический изолятор. Сравнение прямого сигнала и обратного отражённого света показало коэффициент изоляции 13,6 дБ в диапазоне длин волн оптической связи, что соответствует примерно 95% снижению отражённого света. Электронная микроскопия подтвердила кристаллизацию граната именно в области, облучённой лазером.
Следующий шаг — коммерциализация
Ранее Kyocera и Университет Тохоку уже предлагали родственные технологии интеграции изоляторов. Теперь цель — снизить оптические потери, повысить эффективность изоляции и обеспечить масштабируемость процесса для массового производства. Успех может сделать энергоэффективную кремниевую фотонику стандартом для будущих дата‑центров.
Источник: Phys.org
