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體積僅綠豆大小 中山大學研發微型化「矽光子陀螺儀驅動晶片」

發佈日期: 2020-06-08
體積僅綠豆大小,中山大學研發微型化「矽光子陀螺儀驅動晶片」!國立中山大學光電工程學系建立產學研合作模式,開發複合式矽光子陀螺儀模組,研發團隊利用矽光子技術,實現全球第一顆微型化光纖陀螺儀驅動晶片,並具備可量產潛力;整體晶片體積小於5mm2,僅約一顆綠豆大小,成本也大幅降低為原本的三分之一。中山大學光電系教授邱逸仁強調,矽光子陀螺儀模組主要應用於無人載具和空拍機等平台穩定,對於生醫檢測、自動駕駛車輛、智能機器人、航空定位系統、立方衛星等微型化導控有極大的應用市場。

一般市面上流通的光纖陀螺儀為多個零散元件連接形成的系統,以常見的桌上型電腦設備做比喻,需要具備獨立的螢幕、主機、鍵盤等配件結合使用。本研究所開發的陀螺儀驅動晶片就好比是筆記型電腦,將上述配件結合在單一晶片上,大幅縮小體積,不但輕巧且處理功能更有效率。

台灣晶圓廠製程技術具全球領先地位,整體半導體製造產業鏈完整且成熟,矽光子技術先天與晶圓廠製程相匹配,相當適合台灣高科技產業發展。兩年前,中山大學邱逸仁教授與劉人仰特聘研究員領軍,和教授王朝欽、林宗賢、李晁逵、魏嘉建、副教授于欽平、洪勇智及助理教授王俊達組成研發團隊,結合台灣半導體中心與科毅光電股份有限公司研究能量,爭取並獲得科技部旗艦型矽光子專案計畫,研發「複合式矽光子光纖陀螺儀」。

研發團隊指出,這顆「微型化矽光子陀螺儀驅動晶片」利用先進矽光子光電積體電路平台開發,結合多個創新矽光子元件設計概念,使整體晶片體積大幅微縮,製造成本亦大幅降低,前景無限。矽光子積體電路為近十年來相當受注目的尖端突破性技術,使用光子來傳輸與處理訊號,具有超高頻寬、高解析度、低耗能與不受電磁干擾等優勢,其應用已擴展至光感測系統、高速光連結、物聯網、量子計算與生物醫學領域。國際半導體大廠英特爾、格羅方格、三星等皆投入大量人物力開發此技術,並已有諸多商品化成功案例。

中山光電系長期研究光電半導體、投入矽光子發展技術,協助工研院電光所建立矽光子被動元件設計資料庫,並執行全台灣第一個矽光子研究的國家型計畫,奠定矽光子技術紮實的發展基礎。多年來中山光電系團隊協助半導體廠台積電與外商歐西普亞洲開發矽光子關鍵元件與系統,與聯亞光電發展高速雷射與調變器,更與日本產業綜合研究所AIST簽訂合作備忘錄,共同發展異質整合矽光子技術。中山光電系與比利時根特大學已簽訂碩博士雙聯學位,以此結合歐洲最大矽光子製程機構IMEC,培育世界級矽光子人才。

【附錄】

科技部工程司於107年提出國家級矽光子專案計畫,加速國內矽光子研究的發展,中山大學光電系團隊雀屏中選。在此計畫中,中山光電團隊由前系主任邱逸仁教授擔任總計畫主持人並負責寬頻譜光源技術的開發,其延攬光纖陀螺儀專家劉人仰博士擔任共同計畫主持人,並注入產業界動能,發展陀螺儀封裝技術與微型化光纖環,同時邀請中山電機系王朝欽教授發展閉迴路電子晶片。矽光子陀螺晶片的開發則由系上于欽平、林宗賢、洪勇智及王俊達教授共同發展;低損耗光波導線圈的研究由李晁逵教授主導;系統量測與降雜訊技術開發則由魏嘉建教授負責,兩年內即有優異的研究成果。部分研究成果已發表於相關期刊及知名國際研討會OFC 2020和CLEO 2020,並提出專利申請。
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