数字计算与通信的未来，或将由电子学与光子学的深度融合来引领。电子学利用电操控数据，光子学利用光操控数据，两者的结合不仅能推动全球数据流量指数级增长，还能提升能源利用效率。“将光子学与电子学集成在同一封装中，是21世纪晶体管发展的关键方向。”麻省理工学院材料科学与工程系教授莱昂内尔·基默林表示。

在此背景下，麻省理工学院新研究团队FUTUR-IC应运而生。该团队负责人、材料研究实验室首席研究员阿努·阿加瓦尔称：“我们的目标是构建一个资源高效的微芯片产业价值链。”为实现这一目标，包括阿加瓦尔和基默林在内的FUTUR-IC研究人员，开发出一种将光子芯片与电子芯片共封装的新方法，解决了当前工艺中的多个难题。新共封装器件的优势在于，它可利用传统电子代工厂现有设备，采用成本更低的无源对准工艺生产，有望实现成本效益。今年早些时候，一篇关于该设备(已获专利)的论文登上了《先进工程材料》杂志封面。去年秋天，论文主要作者德鲁·韦宁格还在国际微电子学研讨会上发表了相关论文，并荣获最佳学生论文奖。

新装置名为“倏逝耦合器”，为电子-光子封装内的光纤连接提供了更大灵活性。阿加瓦尔解释道：“传统耦合器只有一个耦合点，对准公差严格。而我们的新型耦合器具有更大相互作用长度，增加了对准公差。”这意味着，机器人可被动组装最终的集成电路，无需主动激光对准，即可让更多光线通过而不丢失。此外，耦合器还实现了多层芯片之间的垂直光传输，这是一项重要突破，因为将光从水平面引导出去极具挑战。德鲁·韦宁格表示：“新的耦合器可以让光在堆叠的芯片之间跳跃。”卢伊吉·拉诺总结道：“我们开发的封装设计可靠、对准公差大、光线损失少、空间利用率高，具备高效、功能性互连所需的所有特性。”

更多信息： Drew Weninger 等，《用于高密度共封装光学器件的低损耗芯片间耦合器》，《先进工程材料》 (2024)。