科技部於12月22日舉行了「矽光子光纖陀螺儀模組」研發成果發表會。該模組是由中山大學光電系邱逸仁教授團隊所開發,運用創新的矽光子整合技術,並結合半導體製程,研發出一種「微型化矽光子陀螺儀驅動晶片」,大幅縮減了傳統光纖陀螺儀的體積與製造成本,有望為需要超高精度定位的應用,如汽車、無人機、醫療、機器人、航太與國防等,帶來全新的系統設計思維。
作為次世代高性能運算與先進感測的核心技術之一,「矽光子(Silicon Photonics)」元件與應用的研發,正在各地如火如荼的進行中。在台灣,則是由科技部領著學研界,整合產官學的能量進行一系列的矽光子應用技術的研發。本次的成果發表亦是其中一項。
研究的主持人邱逸仁教授表示,傳統的光纖陀螺儀價格昂貴,一個要價高達十萬美金,因此也限縮了應用的空間。再加上元件的體積龐大,也不易進行裝置的整合,也限制了應用的領域。
而團隊所開發的矽光子陀螺儀模組,整合了多個矽光子技術,大幅縮減了晶片面積。此外,模組元件也以半導體晶圓廠的製程生產,因此無論是體積或者成本,都較傳統的光纖陀螺儀大幅的縮減,而且更利於大量生產。
邱逸仁教授指出,團隊所開發矽光子光纖陀螺儀模組,準確度可達0.158 deg/hr,已達到戰術級規格的陀螺特性,能夠用於需要高精準度定位的應用,例如自駕車、無人機、機器人、航太與醫療檢測等。而成本只需要三分之一,甚至可以達到四分之一,進而拓展應用的範圍。
而此項研究最大的亮點,就是將光纖陀螺儀半導體化,並整合了矽光子技術,讓光傳與電傳在一塊電路上實現。
邱逸仁教授表示,研發團隊將過去複雜的零件組合工程,以半導體製程方式整合在毫米(mm)級尺寸的晶圓上,目前已完成了約五分之四的元件整合,並將持續朝全半導體製程努力。尤其已完成了第一顆矽光子陀螺晶片(SOI Gyro Chip)封裝體,將光源與波導全部晶片化,也整合自研的ASIC驅動晶片,相當接近商業化階段。
值得注意的是,此矽光子模組的研發與製造,皆是由邱逸仁教授團隊所完成,並吸引了台積電、聯亞光電、科毅光電、敦泰電子,以及molex等多家的國際大廠的支持與資助。