Tutkimuskeskus VTT on mukana eurooppalaisessa integroitujen fotoniikkapiirien PIXEurope-pilottilinjahankkeessa (Photonic Integrated Circuits – PICs). VTT täydentää sitä paksun SOI-tekniikan (silicon-on-insulator) osaamisellaan. Viisivuotisen PIXEurope-hankkeen tulokset valmistuvat vuonna 2030.
Euroopan unionin Chips Act -sirusäädöksen tukema PIXEurope investoi 400 miljoonaa euroa kehitystyöhön, jolla pilotoidaan 6G:lle, tekoälylle, liikkumiselle, kuvantamiselle, antureille ja muille sovelluksille oleellisia integroituja fotoniikkapiirejä.
Pilottilinja kokoaa ne ensimmäistä kertaa yhteen tarjotakseen eurooppalaisia ratkaisuja eri sovelluksiin ja kattaakseen aallonpituudet ultravioletista ja näkyvästä valosta keski-infrapunaan. Pilottilinjaa koordinoit espanjalainen Institute of Photonics Sciences (ICFO). Saatavilla on useita eri PIC-teknologioita, joilla kullakin on omat vahvuutensa.
”VTT tuo mukanaan PIXEurope-pilottilinjaan pienihäviöistä integroitua piifotoniikkaa (low-loss thick-SOI PIC), jonka kehitystyötä aiomme edelleen jatkaa”, kertoo VTT:n Silicon Photonics -tutkimustiimin vetäjä Timo Aalto. VTT:n paksuun SOI-kerrokseen perustuva PIC-alusta tarjoaa jo nyt ainutlaatuisen alhaisten optisten häviöiden, tiheän integroinnin ja laajan aallonpituusalueen yhdistelmän.
Osana PIXEurope-pilottilinjaa VTT investoi VTT:n Micronova-puhdastilan uusiin SOI-kiekkojen käsittelylaitteisiin. Uusien laitteiden avulla voidaan parantaa PIC-piirien valoa ohjaavien valokanavien kuvioinnin tarkkuutta ja pinnan sileyttä sekä integroida muita materiaaleja SOI-kiekkoihin. Tämä mahdollistaa valon nopean modulaation ja havaitsemisen lisäksi myös muita lisätoimintoja.
PIC-laitteiden suunnittelun ja valmistuksen lisäksi pilottilinjan toimintoihin kuuluvat myös PIC-laitteiden hybridi-integrointi, pakkaaminen ja testaus. Käyttäjät voivat hyödyntää pilottilinjalla kehitettyjä teknologioita käyttämällä loppukäyttäjille tarjottavia PDK-prosessisuunnittelupaketteja (Process design kits).
Useita toimintoja yhteen piiriin yhdistävät PIC-piirit alentavat valmistuskustannuksia ja mahdollistavat uusia sovelluksia, mikä vahvistaa Eurooppaa fotoniikkateknologian edelläkävijänä. Oman PIC-tekniikan kehitystyön lisäksi VTT:n tehtävänä PIXEurope-pilottiverkostossa on johtaa työpakettia, jossa pilottilinjakumppanit tekevät kaikkien monoliittisten PIC-tekniikoiden kehitystyötä. Ne muodostavat perustan niitä täydentävien lisämateriaalien lisäämiselle muissa PIXEurope-työpaketeissa.
”VTT:llä on ilo tarjota PIXEurope-pilottilinjalle maailman johtavaa integroidun fotoniikan alan osaamista. Osallistumisemme hankkeeseen täydentää vahvaa panostamme mikroelektroniikan Chips JU -pilottilinjoilla. Olemme sitoutuneet työskentelemään yhtenäisen eurooppalaisen fotoniikkaekosysteemin hyväksi”, sanoo Piia Konstari, VTT:n mikrovalmistuspalvelujen johtaja.
Kuvituskuva: VTT:n puhdastila Micronovassa Espoossa. Kuva: VTT.