La fotónica de silicio ha surgido como una tecnología prometedora para abordar cuellos de botella de ancho de banda y latencia de las interconexiones eléctricas convencionales, por lo que se está explorando para futuras infraestructuras de inteligencia artificial. Sin embargo, la integración heterogénea de múltiples sistemas materiales sigue siendo un desafío. Ahora, los investigadores muestran cómo la impresión por microtransferencia puede permitir una integración heterogénea altamente versátil para ampliar la funcionalidad de la fotónica de silicio, allanando el camino para sistemas fotónicos avanzados.
El rápido crecimiento de la inteligencia artificial y la infraestructura informática relacionada ha expuesto el ancho de banda limitado de las interconexiones eléctricas convencionales en circuitos integrados como un importante cuello de botella para el rendimiento del sistema. La fotónica de silicio, que transmite datos utilizando fotones en lugar de electrones, ha surgido como un enfoque prometedor para superar limitaciones de ancho de banda y latencia. Actualmente, la plataforma se utiliza ampliamente para circuitos integrados fotónicos (PICs), especialmente en aplicaciones de telecomunicaciones y de datos.
Una de las principales fortalezas de la fotónica de silicio radica en su compatibilidad con la tecnología estándar CMOS (complementario de óxido metálico y semiconductor) estándar, que permite una fabricación escalable de PIC utilizando la infraestructura de semiconductores existente. Sin embargo, esto también introduce una limitación fundamental. La infraestructura de fabricación CMOS es altamente especializada y optimizada, por lo que no puede integrar materiales no estándar. Los materiales semiconductores convencionales del grupo IV no pueden satisfacer todos los requisitos de los sistemas fotónicos avanzados, especialmente para funciones como la generación de luz en chip. Materiales como los semiconductores III-V y el niobato de litio (LiNbO₃) pueden proporcionar estas capacidades, lo que pone de manifiesto la necesidad de enfoques de integración heterogéneos para ampliar la funcionalidad de la fotónica de silicio.
Un nuevo estudio publicado en el Journal of Lightwave Technology el 30 de abril de 2026 destaca la impresión por microtransferencia (MTP) como un enfoque prometedor para lograr una integración heterogénea en la fotónica de silicio. «Entre los diversos enfoques que se están siguiendo para permitir una integración heterogénea a escala de obleas, la MTP es una técnica emergente y altamente versátil que combina los beneficios del ensamblaje a nivel de matriz con el procesamiento a escala de oblea», explica Ir. Ye Chen de la Universidad de Gante – imec, Bélgica.
El estudio pone de relieve las limitaciones de las técnicas de integración heterogénea existentes antes de describir cómo la MTP puede abordar varios de estos desafíos. El proceso MTP comienza con la fabricación de dispositivos de película fina, llamados cupones, sobre una oblea fuente densa, seguida de un grabado selectivo de una capa de liberación sacrificial. A continuación, se utiliza un sello elastomérico para recoger e imprimir varios dispositivos en una oblea objetivo. Finalmente, el adhesivo o la unión directa aseguran los dispositivos en su lugar, permitiendo la integración fluida de diversos sistemas de materiales en plataformas de fotónica de silicio de gran área.
Cabe destacar que una de las principales ventajas de la MTP es su amplia compatibilidad con los materiales, que permite integrar múltiples sistemas de materiales dentro de una sola arquitectura. Esto permite optimizar de forma independiente chiplets individuales utilizando los procesos de fabricación más adecuados antes de la integración, manteniendo la compatibilidad con plataformas fotónicas basadas en CMOS.
Las demostraciones recientes del proceso MTP incluyen un motor fotónico de silicio totalmente integrado capaz de procesar señales ópticas y microondas usando láseres fosfuro de indio (InP); láseres de arseniuro de galio integrados con guías de onda de nitruro de silicio para aplicaciones en realidad virtual, tecnologías cuánticas y fotónica de microondas; láseres InP de ancho de línea estrecha ampliamente sintonizables, integrados con guías de onda de nitruro de silicio (Si3N4) para comunicaciones coherentes y detección y medición de distancias de luz; integración a nivel de oblea de moduladores basados en LiNbO₃ con circuitos fotónicos Si3N4; y plataformas receptoras ópticas electrónico-fotónicas heterogéneas.
El estudio también presenta una nueva línea piloto centrada en desarrollar aspectos clave del MTP para la fabricación industrial de gran volumen. Además, los autores exponen varios desafíos pendientes, como el rendimiento, la fiabilidad, el rendimiento y la necesidad de un ecosistema de fabricación robusto y escalable, junto con posibles soluciones para algunos de estos problemas.
«La tecnología MTP aún está en sus primeras etapas de aplicación comercial; sin embargo, creemos que los avances constantes pronto conducirán a una fabricación industrial a gran escala, allanando el camino para una fotónica avanzada de silicio que beneficiará a varias industrias», concluye Ir. Chen.
