科技部于12月22日举行了「矽光子光纤陀螺仪模组」研发成果发表会。该模组是由中山大学光电系邱逸仁教授团队所开发,运用创新的矽光子整合技术,并结合半导体制程,研发出一种「微型化矽光子陀螺仪驱动晶片」,大幅缩减了传统光纤陀螺仪的体积与制造成本,有望为需要超高精度定位的应用,如汽车、无人机、医疗、机器人、航太与国防等,带来全新的系统设计思维。
作为次世代高性能运算与先进感测的核心技术之一,「矽光子(Silicon Photonics)」元件与应用的研发,正在各地如火如荼的进行中。在台湾,则是由科技部领着学研界,整合产官学的能量进行一系列的矽光子应用技术的研发。本次的成果发表亦是其中一项。
研究的主持人邱逸仁教授表示,传统的光纤陀螺仪价格昂贵,一个要价高达十万美金,因此也限缩了应用的空间。再加上元件的体积庞大,也不易进行装置的整合,也限制了应用的领域。
而团队所开发的矽光子陀螺仪模组,整合了多个矽光子技术,大幅缩减了晶片面积。此外,模组元件也以半导体晶圆厂的制程生产,因此无论是体积或者成本,都较传统的光纤陀螺仪大幅的缩减,而且更利于大量生产。
邱逸仁教授指出,团队所开发矽光子光纤陀螺仪模组,准确度可达0.158 deg/hr,已达到战术级规格的陀螺特性,能够用于需要高精准度定位的应用,例如自驾车、无人机、机器人、航太与医疗检测等。而成本只需要三分之一,甚至可以达到四分之一,进而拓展应用的范围。
而此项研究最大的亮点,就是将光纤陀螺仪半导体化,并整合了矽光子技术,让光传与电传在一块电路上实现。
邱逸仁教授表示,研发团队将过去复杂的零件组合工程,以半导体制程方式整合在毫米(mm)级尺寸的晶圆上,目前已完成了约五分之四的元件整合,并将持续朝全半导体制程努力。尤其已完成了第一颗矽光子陀螺晶片(SOI Gyro Chip)封装体,将光源与波导全部晶片化,也整合自研的ASIC驱动晶片,相当接近商业化阶段。
值得注意的是,此矽光子模组的研发与制造,皆是由邱逸仁教授团队所完成,并吸引了台积电、联亚光电、科毅光电、敦泰电子,以及molex等多家的国际大厂的支持与资助。