近日,绍芯实验室包文中团队在当前热门的图像芯片领域实现突破,他们成功研发集成电路领域的“千里眼”和“成像神器”——基于二维半导体材料的晶圆级集成通用光电成像平台,构建了高性能、多功能和大规模集成的成像系统。该成果将同步推动电子设备实现小型化和成像质量的提升。记者从该研究团队了解到,在此基础上,他们计划进一步将该平台升级为超高速事件相机,旨在捕捉更高速、更精细的动态事件,用于物理、化学、生物等领域的实验研究,帮助科学家观察分析变化过程和现象,为成像技术的发展开辟新篇章。
据悉,该研究团队突破性地研发了晶圆级集成制备技术,成功实现二维半导体光电探测器阵列的大规模集成,实现高像素画面动态捕捉,形成“千里眼”和超过100帧每秒(即每秒包含100个静态图像)的高帧率成像,构成“成像神器”。
该研究团队相关人士还告诉记者,该系统展现了出色的多光谱成像能力,覆盖可见光至短波红外波段。它还能够在单一芯片上实现多波段成像。这些特性在许多领域都有重要应用,例如在医疗成像中可以同时获取表面和深层组织的信息,在环境监测中可以识别不同的气体和污染物。
该成果论文已发表在全球唯一聚焦芯片类研究的综合性国际期刊。晶圆级集成光学技术采用类似于半导体集成电路的生产工艺,可以将多个光学元件和光电子器件集成在一个晶圆上,从而实现高度集成、小型化和低成本的光学系统。该技术能够感测到更多物体细节,图像更清晰、像素更高。长期来看,该技术还能在电信、消费电子、汽车、医疗保健等行业有多种应用。
芯片作为信息时代的“心脏”,为大数据和人工智能的发展提供源源不断的动力。当前常用的硅基芯片已接近摩尔定律物理极限,而随着AR/VR等领域的发展,芯片在视频领域有着大规模需求,呼唤其性能再提升。而业界公认,芯片性能提升需要依赖材料端的突破,其中,二维半导体材料被认为是芯片材料下一个风口,制备突破硅基工艺限制的二维材料器件是当前国际研究热点。
记者了解到,包文中团队基于多种二维材料,创新性地研发了晶圆级集成制备技术,该技术突破了传统界限,能够直接在芯片衬底制造出大面积且品质卓越的二维材料薄膜,实现了二维材料与传统硅基电子器件间无缝且高兼容性的集成。此外,研究人员还开发了特殊的封装技术,以保护敏感的二维材料免受环境影响,从而延长器件使用寿命。
今年5月,复旦大学首批科研团队入驻绍芯实验室,标志着该“高研值”综合性科创平台建设迈入新阶段。相关负责人表示:“结合绍兴产业,把原创技术转化成新质生产力,用复旦所能满足绍兴所需,把绍芯实验室打造成辐射长三角区域的全省重点战略科创平台。”记者了解到,包文中现为上海复旦大学微电子学院研究员、博士生导师,从事二维原子晶体材料研究近20年。