Micro-Transfer Printing Bisa Dorong Silicon Photonics untuk Infrastruktur AI
Silicon photonics semakin dilihat sebagai teknologi penting untuk mengatasi keterbatasan bandwidth dan latensi pada interkoneksi listrik konvensional. Dalam konteks infrastruktur artificial intelligence, kebutuhan transfer data yang lebih cepat dan efisien membuat pendekatan berbasis foton mulai mendapat perhatian lebih besar.
Tantangan utamanya terletak pada integrasi heterogen berbagai sistem material. Platform silicon photonics memang sudah banyak digunakan untuk photonic integrated circuits atau PIC, terutama di sektor telekomunikasi dan datacom. Namun, pengembangan sistem fotonik yang lebih maju membutuhkan material di luar ekosistem CMOS standar.
Keunggulan silicon photonics adalah kompatibilitasnya dengan teknologi complementary metal-oxide-semiconductor atau CMOS. Hal ini memungkinkan fabrikasi PIC dilakukan secara lebih skalabel menggunakan infrastruktur semikonduktor yang sudah ada. Di sisi lain, fasilitas CMOS sangat terspesialisasi dan tidak dirancang untuk mengintegrasikan material non-standar secara mudah.
Material group-IV konvensional tidak selalu cukup untuk memenuhi kebutuhan sistem fotonik modern, terutama untuk fungsi seperti light generation langsung di atas chip. Material seperti III-V semiconductors dan lithium niobate atau LiNbO3 dapat menyediakan kemampuan tersebut, sehingga pendekatan heterogeneous integration menjadi semakin penting.
Sebuah studi yang diterbitkan di Journal of Lightwave Technology pada 30 April 2026 menyoroti micro-transfer printing atau MTP sebagai salah satu pendekatan potensial. Teknik ini dinilai menarik karena menggabungkan manfaat die-level assembly dengan pemrosesan wafer-scale, sehingga dapat memperluas fungsi silicon photonics tanpa meninggalkan basis manufaktur yang skalabel.
Proses MTP dimulai dengan pembuatan perangkat thin-film, yang disebut coupon, pada source wafer padat. Setelah itu, lapisan sacrificial release dihilangkan secara selektif. Stamp elastomeric kemudian digunakan untuk mengambil dan mencetak beberapa perangkat ke target wafer. Pada tahap akhir, adhesive bonding atau direct bonding mengamankan perangkat tersebut agar dapat terintegrasi dengan platform silicon photonics berukuran besar.
Salah satu keunggulan utama MTP adalah kompatibilitas material yang luas. Dengan pendekatan ini, beberapa sistem material dapat digabungkan dalam satu arsitektur. Setiap chiplet juga dapat dioptimalkan secara independen melalui proses fabrikasi yang paling sesuai sebelum akhirnya diintegrasikan ke platform fotonik berbasis CMOS.
Berbagai demonstrasi MTP telah mencakup photonic engine silicon terintegrasi yang mampu memproses sinyal optik dan microwave, integrasi laser indium phosphide, gallium arsenide laser dengan silicon nitride waveguide, modulator berbasis lithium niobate, hingga platform optical receiver elektronik-fotonik heterogen.
Penelitian tersebut juga menyoroti pengembangan pilot line untuk mempersiapkan MTP menuju manufaktur volume besar. Meski begitu, masih ada tantangan yang harus diselesaikan, termasuk yield, reliability, throughput, serta kebutuhan ekosistem manufaktur yang kuat dan skalabel.
Menurut peneliti, MTP masih berada pada tahap awal aplikasi komersial. Namun, perkembangan yang konsisten dinilai dapat membuka jalan menuju manufaktur industri berskala besar dan mempercepat hadirnya silicon photonics yang lebih canggih untuk berbagai sektor, termasuk infrastruktur AI, komunikasi, dan sistem komputasi berperforma tinggi.
Sumber: IEEE
