中国科学院が率いる研究チームは、複雑な三次元光学チップ構造の製造に要する時間を数時間から数秒へと劇的に短縮する製造技術を開発した。これにより、フォトニックコンピューティングの商業化をめぐる世界的な競争における大きなボトルネックが取り除かれる可能性がある。
この技術は、中国科学院物理研究所の王毅博士課程学生とその同僚らが、香港大学などの機関と協力して開発したもので、広イオンビームと自己折りたたみ式「折り紙」アプローチを組み合わせ、数千の二次元ナノ構造を同時に三次元設計へと変換する。
従来の集束イオンビーム（FIB）技術は光学構造を一つずつ作成するため、商業規模の製造において深刻なボトルネックとなっている。この新しい並列アプローチは、100ミリメートル（約4インチ）のウェハ全体を1回の操作で処理し、二次元パターンを表面全体にわたって複雑な三次元アーキテクチャに一度に変換する。
結果は顕著である。チームはウェハ全体で97%以上の角度均一性を報告し、製造時間はFIBベースの方法と比較して2桁以上短縮された。速度が向上したにもかかわらず、この技術はフォトニック用途に適したナノメートル精度を維持している。
この進歩は、高度なコンピューティング、通信、センシングのための次世代三次元集積フォトニクスを対象としている。光学構造を三次元化することで、より高密度のチップ設計が可能になり、信号干渉が低減され、平面アーキテクチャでは困難または不可能な機能が実現できる。
製造上のボトルネックは、電気信号ではなく光を使用してデータを処理するフォトニックチップを阻む主要な課題の一つである。Intel、TSMC、Ayar Labs、Lightmatterなどの民間企業や、ベルギーのImec、日本のNTTなどの研究機関がフォトニック技術の進歩を競っているが、製造の拡張性は設計の革新に遅れをとっている。
中国チームの画期的な成果は、このギャップに直接対応する。「この技術は、複雑な三次元光学構造を製造するための汎用プラットフォームを提供すると同時に、製造上のボトルネックを削減する」と研究者らは述べ、この方法をカスタムフォトニック設計と大規模生産の間の架け橋として位置づけている。
この開発は、フォトニックチップ技術をめぐる競争が激化する中で行われている。フォトニックチップは、従来の電子チップよりも高い帯域幅と低いエネルギー消費を約束しており、AIワークロードが既存の半導体インフラに負担をかける中で、これらの利点はますます重要になっている。
出典：China’s team develops faster way to manufacture complex 3D optical chips (Interesting Engineering、2026年7月)
雅子 訳