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  • 上海微系统所等开发出可批量制造的新型光学“硅”与芯片技术
  • 位相调控光电耦合奇异点增强的磁子频率梳研究获进展
  • 中国科大首次实现光子的分数量子反常霍尔态
  • 基于相变的可重构微纳光学器件
  • 日本将对半导体量子相关4品类等实施出口管制
  • 6G技术可望于2030年实现商用
  • 前沿 | 科学家在自恢复摩擦/力致发光研究方面获进展
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日本将对半导体量子相关4品类等实施出口管制

据日本媒体报道,日本经济产业省26日宣布,将半导体和量子相关的4个技术品类纳入出口管制对象。这些技术在面向所有国家和地区出口时均须事前获得官方许可。报道认为,在日本这样拥有相应技术的国家先行实施出口限制,旨在防止新兴技术被用于军事领域。 日本经产省目前已就此对《外汇及外国贸易法》相关法规(省令)做出修改,在公开征求意见阶段结束后,相关法规将正式公布并最早将于7月生效。日媒称,用于获取集成电路图像的电子显微镜、全环绕栅极技术等将成为新的出口管制对象。这些品类的产品尚未纳入被称为「瓦森纳协定」的多边出口管制协定,日本政府此举也将相应提高出口管制的实效性。 报道表示,拥有技术的国家先行实施限制,以防止新兴技术被转用于军事。这一省令将从4月26日到5月25日征集公众意见,意见征集结束后公布,并在2个月内实施。新的出口管制对象还包括用来获取集成电路图像的电子显微镜等,在部分国家,这些品类早已被列为出口管制对象。 目前,国际社会原则上在《瓦森纳协定》(WA)的框架下讨论限制品类,各国再根据《瓦森纳协定》下达成的共识制定本国的限制清单。然而在《瓦森纳协定》中增加新的品类需要所有成员国同意,所以很难第一时间跟上技术的进步,日本此次新增的限制品类也将按计划添加到《瓦森纳协定》中。 本次扩大技术出口管制范围,将使日本企业向海外出口尖端技术的限制进一步加强。据日媒报道,日本经产省24日公布关于修改出口管制方针的中期报告。报告提出,针对可能被用于军事领域的尖端材料和设备,在企业向海外进行技术转让时,将强化企业方面的事前报告义务。 报告提出的新方案主要针对「军民两用技术」加强监管。对于日本在国际市场上所占份额较高、其他国家有兴趣获取的技术转让,如果以在其他国家和地区生产产品的形式进行技术转让,方案要求企业事先向经产省报告。此外,出口企业还必须确认出口目的地国家不将出口产品用于制造武器。对于军事风险较高的品种,除了面向朝鲜等现有「武器禁运国」外,限制范围将扩展到面向俄罗斯、中国等「一般国家」交易行为。如果日本政府认为有安全顾虑,经产大臣可要求企业申请出口许可,最终由政府决定是否出口。 实际上,近年来日本追随美国不断对华开展和加大出口管制。去年年初,美日荷便就尖端芯片技术和对华限制达成协议。去年5月23日,日本经产省公布《外汇法》修正案,将先进芯片制造所需的23个品类的半导体材料和设备列入出口管制对象,其中包括了多种关键性材料,例如氟化氢、蚀刻液、聚酰亚胺和高纯度氮等。 具体而言,涉及光刻/曝光领域的有4项,即先进制程的光刻机/涂胶显影机/掩膜及制造设备;涉及刻蚀领域的有3项,分别是湿法/干法/各向异性的高端刻蚀;涉及清洗领域的有3项:即铜氧化膜、干燥法去除表面氧化物、晶圆表面改性后单片清洗。涉及最多的是薄膜领域,达11项。此外,涉及热处理和测试领域的各1项。 日本政府规定,新增的23个品类产品除了面向友好国家等42个国家和地区之外,向其他地区的出口都需要获得个别许可。据了解,这意味着今后日本企业在涉及该领域产品对华出口时,必须获得经日本经济产业大臣审批的单独许可证后方可对华实施出口;而单独许可证所需申请文件类型及手续将极为繁杂,其中包括需要追加提交证明用户业务资质、出口产品用途、用户承诺文件等诸多附件资料。 管制于去年7月23正式生效。对此,中国商务部发言人曾表示,希望日方遵守国际经贸规则,避免对两国经贸合作进行政治干扰、限制企业正常自主经营和企业间公平竞争。

2024-05-06  (点击量:7)

集成光子学的国际路线图

荷兰的PhotonDelta和麻省理工学院微光子学中心已经制定了集成光子学的国际路线图。该计划涉及400多个组织的贡献,包括空中客车公司,Meta,美国宇航局,杜邦电子公司,通用汽车公司,欧洲航天局和沃达丰Ziggo。 集成光子学系统路线图(IPSR-I)是在过去3年中制定出来的,它确定了集成光子学可以彻底改变射频光子学(无线通信)、3D成像、数据通信和传感等行业的关键技术差距。这对欧洲半导体公司来说是一个重大推动力。 光子学与电子学的集成是创造更小、更快、更节能的器件的关键推动因素。该集成有可能扩展功能并创建大量新应用程序,并有助于解锁许多领域的重大进步,包括自动驾驶汽车、数据电信和医疗保健。集成光子学也是用于传感和通信应用的光生成、处理和检测的技术。 IPSR-I描述了来自100多个讲习班和13个会议的400多名专家达成的共识。它全面概述了PIC批量生产的主要技术差距,并详细分析了集成光子学行业为实现其潜力而需要克服的挑战。 PhotonDelta首席技术官Peter van Arkel表示:「利用综合光子学行业和学术界的所有研发资源来解决IPSR-I确定的技术差距,将有助于以惊人的方式解决巨大的社会挑战。路线图的核心是集成光子学行业的全球方法,以团结起来应对核心挑战。对于如此多样化的贡献者群体,就这些技术差距达成共识是非常具有挑战性的。从结果来看,这绝对是值得的。」 麻省理工学院材料科学与工程托马斯·洛德教授莱昂内尔·基默林(Lionel Kimerling)说:「电子光子集成有能力从根本上改变许多行业,并解锁一系列将改变我们生活的新技术。将这一愿景转变为大批量生产需要一个经过深思熟虑的计划,该计划建立在不同领域、组织和国家的大量专家的知识之上。这就是IPSR-I所追求的——它勾勒出一条清晰的前进方向,并指明了未来15年扩展性能和应用的创新学习曲线。」 光子集成电路(PIC)可以比电子集成电路更有效地处理和传输数据。与传统芯片一样,生产过程采用自动晶圆级技术进行。这使得芯片可以大规模生产,从而降低成本。 11亿欧元用于欧洲光子学供应链 PhotonDelta是一个由光子芯片技术组织组成的跨境生态系统,它筹集了公共和私人投资,到2030年,它的目标是创建一个拥有数百家公司的生态系统,服务于全球客户,晶圆产能达到每年100,000+。 整个行业对量子计算、医疗保健和通信的兴趣越来越大。数据网络巨头瞻博网络(Juniper)宣布,它将使用Tower Semiconductor的开放式光子学工艺开发套件(PDK)将其技术分拆到与Synopsys的合资企业中(尽管该套件已被英特尔收购),并宣布在苏格兰建立一个光子学中心,用于太空和量子研发。 PhotonDelta对荷兰的投资包括来自国家增长基金(Nationaal Groeifonds)的4.7亿欧元,其余部分由各种合作伙伴和利益相关者共同投资。这是荷兰政府国家计划的一部分,旨在巩固和扩大该国作为集成光子学世界领导者的地位。 PhotonDelta生态系统目前由26家公司、11家技术合作伙伴和12家研发合作伙伴组成。该组织已共同投资1.71亿欧元给有前途的光子学公司,包括Smart Photonics、PhotonsFirst、Surfix、MicroAlign、Solmates和Effect Photonics。 该计划将持续6年,将使PhotonDelta及其合作伙伴能够进一步投资于光子初创企业和规模化企业,扩大生产和研究设施,吸引和培训人才,推动采用,并开发世界一流的设计库。 光子集成电路将光子功能集成到微芯片中,以创建更小、更快、更节能的器件。PIC目前用于数据和电信行业,以降低每比特的能耗并提高速度,预计到2027年,数据和互联网的使用量将占全球电力消耗的10%左右,这些提供了一种限制对气候影响的方法。 「这项投资改变了游戏规则。这将使荷兰成为下一代半导体的发源地,这将对整个欧洲科技行业产生深远影响,「PhotonDelta首席执行官Ewit Roos说。 「持续的芯片短缺凸显了欧洲迫切需要为战略技术建立自己的生产能力。我们现在将能够支持数百家初创公司、研究人员、生产商和创新者,以推动这个行业的发展,这将与几十年前引入微电子技术一样具有影响力,「他说。 荷兰被认为是PIC技术开发的先驱,由于荷兰政府的持续支持,我们已经能够围绕它建立一个完整的供应链,成为全球公认的光子集成热点。 光子芯片是过去十年中最重要的技术突破之一。它们不仅允许创造更快、更便宜、更强大和更环保的设备,而且还使经济实惠的即时诊断或量子计算等激进的新创新成为现实。 PhotonDelta与埃因霍温理工大学(TU/e)、特温特大学(UT)、代尔夫特理工大学(TUD)、霍尔斯特中心、TNO、IMEC、PITC、CITC、霍尔斯特中心、OnePlanet、Smart Photonics、Lionix International、Effect Photonics、MantiSpectra、PhotonFirst、Phix和Bright Photonics合作。 它还包括与一家代工厂的战略合作伙伴关系,并与供应商Bruco、ASML、Aixtron、Solmates、芯片集成技术中心(CITC)、埃特博朗、爱尔兰廷德尔、萨兰工程、IMS和MicroAlign合作。

2024-04-10  (点击量:58)

上海微系统所等开发出可批量制造的新型光学“硅”与芯片技术

5月8日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员欧欣团队在钽酸锂异质集成晶圆及高性能光子芯片制备领域取得突破性进展。相关研究成果以《可批量制造的钽酸锂集成光子芯片》(Lithium tantalate photonic integrated circuits for volume manufacturing)为题,发表在《自然》(Nature)上。 随着全球集成电路产业发展进入“后摩尔时代”,集成电路芯片性能提升的难度和成本越来越高,人们迫切寻找新的技术方案。以硅光技术和薄膜铌酸锂光子技术为代表的集成光电技术可以应对这一问题。其中,铌酸锂有“光学硅”之称,近年来备受关注。 与铌酸锂类似,欧欣团队与合作者证明单晶钽酸锂薄膜同样具有优异的电光转换特性,在双折射、透明窗口范围、抗光折变、频率梳产生等方面比铌酸锂更具优势。此外,硅基钽酸锂异质晶圆的制备工艺与绝缘体上的硅更接近,因此钽酸锂薄膜可实现低成本和规模化制造,具有应用价值。 欧欣团队采用基于“万能离子刀”的异质集成技术,通过氢离子注入结合晶圆键合的方法,制备了高质量硅基钽酸锂单晶薄膜异质晶圆。进一步,合作团队开发了超低损耗钽酸锂光子器件微纳加工方法,使对应器件的光学损耗降低至5.6 dB m-1,这低于其他团队报道的晶圆级铌酸锂波导的最低损耗值。该研究结合晶圆级流片工艺,探讨了钽酸锂材料内低双折射对于模式交叉的有效抑制,并验证了可以应用于整个通信波段的钽酸锂光子微腔谐振器。钽酸锂光子芯片展现出与铌酸锂薄膜相当的电光调制效率;同时,基于钽酸锂光子芯片,该研究首次在X切型电光平台中产生了孤子光学频率梳,结合电光可调谐性质,有望在激光雷达和精密测量等方面实现应用。当前,该研究已攻关8英寸晶圆制备技术,为更大规模的国产光电集成芯片和移动终端射频滤波器芯片的发展奠定了材料基础。 欧欣介绍:“相较于薄膜铌酸锂,薄膜钽酸锂更易制备,且制备效率更高。同时,钽酸锂薄膜具有更宽的透明窗口、强电光调制、弱双折射、更强的抗光折变特性,这种先天的材料优势扩展了钽酸锂平台的光学设计自由度。” 上述成果的第一完成单位为上海微系统所。该工作由上海微系统所和瑞士洛桑联邦理工学院合作完成。 钽酸锂异质集成晶圆制备及高性能光子芯片示意图 (a)硅基钽酸锂异质晶圆(b)薄膜钽酸锂光学波导制备工艺及波导的扫描透镜显微镜 (a)钽酸锂弯曲波导、(b)铌酸锂弯曲波导的色散曲线设计(实线)与实际色散曲线(散点),可观察到铌酸锂波导色散曲线中明显的模式交叉效应 (a)薄膜钽酸锂电光调制器;(b)首次实现X切型钽酸锂上的克尔孤子光频梳 8英寸硅基薄膜钽酸锂晶圆制备

2024-05-11  (点击量:3)

位相调控光电耦合奇异点增强的磁子频率梳研究获进展

近日,中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术重点实验室姚碧霂、陆卫团队与山东大学物理学院饶金威团队合作,并联合上海科技大学、华中科技大学和浙江大学等,在光诱导电子自旋强耦合态中构建奇异点,通过光电耦合位相调控以提升基于磁子(电子自旋集体激发)的频率梳的产生效率,创造了迄今为止磁子体系中频率梳齿数的最高纪录。相关研究成果以Enhancement of magnonic frequency combs by exceptional points为题,发表在《自然-物理》(Nature Physics)上。 光学频率梳由离散光谱线构成,展现出等间距以及梳状的信号分布。光学频率梳提高了频率测量的精度,在卫星导航、精密距离测量、原子钟和分子识别等领域具有重要作用。光学频率梳的应用推进了其他物态频率梳的研究。电子自旋集体激发形成的磁子具有免疫焦耳热的优势,其灵活的自旋动力学调控特性是融合多种物态优势的优异载体。然而,常规的磁子频率梳因依赖材料的非线性效应,需要较高功率密度才能够产生有限的梳齿,这限制了其向高效、片上集成、可调节的磁子功能器件转化的进程。 此前,该团队发现光诱导磁子态的优势。该态与常规磁子模式不同,其有效磁矩受光诱导泵浦的相干控制且磁矩更低、阻尼更小,在驱动功率较低时能够引发较大进动偏角,形成非线性效应,促成磁子频率梳形成。该团队通过位相调控实现了对光诱导磁子耦合过程及其非线性响应的操控,增强了非线性耦合效应,达成了磁子频率梳的增长。这一增强效应不依赖于驱动功率的提高,而是通过优化非线性耦合过程实现的。此外,光诱导磁子的高度可调特性使得科研人员能够通过简单操控泵浦功率、频率和极化以控制磁子频率梳。 该研究融合了磁子频率梳与非厄米奇异点两个关键概念,展示了通过耗散来操控非线性磁子模式的能力,这对非厄米物理和磁子电子学具有重要意义。研究开发的高效磁子频率梳生成方法,推动了磁子电子学中宽频带、离散且相干自旋波源的研究,并有望在灵敏的光电检测应用中发挥建设性作用。 a、磁子模式(示意图中类比为陀螺)间的特殊耦合状态,能够提高磁子频率梳(示意图中表示为光带)的产生效率;b、利用奇异点增强磁子频率梳原理图;c、位相调控下磁子频率梳的增强

2024-05-11  (点击量:3)

2023年半导体市场收入比2022年下降了9%

《Omdia半导体总体竞争分析工具》报告(Omdia CLT)揭示了半导体行业的下滑,收入从2022年的5,977亿美元下降至2023年的5,448亿美元,跌幅9%。这一下降是在两年创纪录的增长之后发生的,突显了半导体市场的周期性。 "新冠疫情时期开始的长期上升趋势已经结束。在疫情期间半导体需求激增,导致市场短缺之后,情况发生了逆转。由于宏观经济因素,需求疲软,而半导体组件供应有所增加"Omdia半导体研究高级分析师Cliff Leimbach评论道。 2023年,尽管半导体行业整体低迷,但人工智能已成为该行业的重要增长动力,专注于这一领域的公司从中受益。英伟达是这一领域的明显赢家,其半导体收入自2022年翻了一番多,2023年达到490亿美元。英伟达的发展轨迹突显了这一成就,因为在2019年疫情之前,其半导体收入还不足100亿美元。尽管英伟达是人工智能的最大受益者,但值得注意的是,英伟达并不是唯一一家利用这一趋势的公司。 "英伟达半导体收入的快速增长使其成为2023年收入第二大半导体公司,仅次于英特尔。2022年的行业领导者三星在2023年下滑至第三位,因为其内存收入比2021年下降了近一半"Leimbach补充道。 与GPU集成以促进人工智能的高带宽内存(HBM)也出现了强劲的需求,SK海力士在这一领域处于领先地位,其他主要内存制造商也在进军这一领域。尽管内存市场在2022年整体下滑,但在2023年全年,HBM市场呈现了强劲的年增长率,增幅127%。Omdia预测,HBM可能在2024年创下更高的增长率,预估达到在150-200%之间,预计将引领内存市场的增长。 2023年,车载领域在半导体市场的影响力更大,收入增长超过15%,达到750亿美元。电动汽车的增长和智能汽车的集成推动了这一领域对半导体的需求,约占整个半导体市场的14%。 经济低迷对主要内存制造商产生了显著影响,按营收计算,这些制造商传统上都是排名前几位的半导体公司。此前,从2017年到2021年,三星电子、SK海力士和美光科技都位列收入前5位。然而,在严峻的内存市场条件下,三星电子在2023年排名第三,SK海力士排名第六,美光科技排名第十二。

2024-04-07  (点击量:32)

具有高级降噪功能的超声波耳塞有望在2025年推出

耳机可能最终会超越几个世纪以来的古老技术,这要归功于一种使用超声波的新型微型扬声器。新的音频芯片可以为降噪耳塞铺平道路,这种耳塞还可以重现来自多个方向的声音效果。 初创公司xMEMS在1月9日的CES 2024上首次展示了其音频芯片Cypress,尺寸约为0.25英寸x 0.25英寸(6.3 x6.5毫米)。该公司表示,它将在明年年底前进入耳塞和耳机。 在传统扬声器中,金属线圈缠绕在磁铁上,电流通过线圈。通过电流产生的电磁力与永磁体的磁性相互作用,永磁体像活塞一样来回推动线圈。该线圈还连接到扬声器锥体或振膜上,该扬声器锥体或振膜推动空气产生声音。该技术于1800年代首次提出,至今仍在耳机中使用。 然而,以这种方式设计的扬声器容易出现损坏、磨损和相位失真等问题,其中,声音波形的形状在信号转换过程中发生变化,造成滞后并导致模糊声音。 Cypress微型扬声器是一种硅芯片,由两个组件组成:ASIC用于处理来自声音文件的电信号和超声波换能器。后一种组件使用压电效应将信号转换为声波,压电效应是指当施加电流时,材料会改变体积(或移动)。 传感器由微机电系统(MEMS)制成,MEMS是包含电子和运动部件的微型机器,它们广泛用于消费电子产品,如蜂鸣器和声音接收器。 与旧技术一样,Cypress换能器震动空气以产生声波。然而,与大多数由压电晶体或陶瓷组成的MEMS不同,Cypress使用了一类由锆钛酸铅(PZT)制成的新型压电薄膜。 PZT与硅扬声器振膜层一起作为半导体制造工艺中的一层。当以这种方式应用时,这些薄膜可以产生高分辨率、高质量的声音。 ASIC芯片首先接收和解释电信号,并将其传输到压电MEMS传感器。薄膜在高超声波频率下振动,产生映射到原始音频信号的空气脉冲。这会在Cypress芯片内部产生气压。最后,解调压电MEMS阀将这种声能转换为我们可以听到的音频。 xMEMS在一份声明中表示,与传统扬声器不同,扬声器输出显示出接近零的相移,因此更适合空间音频等功能,该功能模拟出了被不同位置的扬声器包围的效果。 Cypress芯片还可用于创造更好的降噪技术,该技术可产生量身定制的声波来消除环境噪音。从理论上讲,Cypress更快的机械响应和接近零的相位相干性能够消除更高频率的噪音,而今天的耳机很难掩盖这些噪音。Cypress芯片的这种运动在低频下也会产生更多的能量和压力——是该公司以前的非超声波微型扬声器芯片的40倍。耳机和耳塞将发生巨大变化耳塞和耳机有多种扬声器类型可供选择,但没有一种像微机电系统(MEMS)扬声器那样令人兴奋。在从硬盘驱动器到固态驱动器(SSD)的飞跃中,MEMS扬声器在形式上与传统的动圈或平衡电枢驱动器设计完全不同,并具有令人印象深刻的声明列表。例如,它们显著减轻了质量,提高了电源效率,并且产量高,零件间差异很小,这在制造和性能方面具有优势。 这些组件也称为固态扬声器,可以直接焊接到电路板上,而不是依赖飞线或弹簧端子,并且应该比无法回流到电路板上的传统扬声器更可靠。由于MEMS技术的固有优势,MEMS扬声器的到来将提高微型音频产品在电池寿命、音质和降噪方面的性能上限和下限。 虽然这不会在一夜之间发生,但耳塞转向全频MEMS扬声器而不是平衡电枢和动态扬声器,将吸引制造商希望在拥挤的市场中为他们的产品辩护。尽管上述全频扬声器要到2025年才会上市,但我们已经开始看到MEMS扬声器通过Creative Aurvana Ace 2等产品作为高音扬声器扩散到市场。 虽然个人音频技术在进步,但我们对「好声音」的理解也在进步。哈曼研究人员开发的当前研究和标准提高了我们对人们希望从音频设备中听到的内容的理解,但进步的步伐是永无止境的。在过去的六年中,音频行业采用了来自Bruel&Kjaer和HEAD acoustics等公司的更强大的测试设备,以及围绕听众喜欢的音乐播放系统进行研究的新途径。我们已经看到测量音质以及人们喜欢什么质量变得更加复杂。 例如,Knowles对耳塞反应偏好的研究已经确定了与年龄相关的模式。这种研究得到了最新一代耳朵模拟器的出现,这些模拟器在高于10KHz的频率下是准确的。随着时间的流逝,音频产品应该从这些研究中受益,将声音调谐视为一种更加以用户为中心的努力,而不是一种单一的、一刀切的方法。在Harman、Knowles、HEAD acoustics和其他公司的引领下,我们完全希望看到测量标准和对听觉系统(耳膜之外)的理解不断提高,最终使我们作为音乐消费者的所有人受益。

2024-03-01  (点击量:33)

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