Entrega de capacitación práctica en fotónica en todo Massachusetts | Noticias del MIT



La fotónica, la ciencia de guiar y manipular la luz, permite aplicaciones que van desde telecomunicaciones, inteligencia artificial y computación cuántica hasta imágenes médicas, lidar y pantallas de realidad aumentada. Pero a pesar de la importancia de este campo en crecimiento, el país enfrenta una escasez de técnicos e ingenieros en fotónica y electrónica.

El Laboratorio de Educación y Prototipos de Aplicaciones (LEAP), ubicado en el quinto piso de MIT.nano, es un laboratorio de investigación que también funciona como un aula práctica para aprender a empaquetar chips electrónicos y fotónicos. Esta instalación de acceso abierto fue la primera de lo que ahora es una red de cinco laboratorios que respaldan la innovación en la fabricación avanzada en todo Massachusetts.

MIT LEAP está equipado con herramientas para el empaquetado electrónico-fotónico, que incluyen una matriz de unión, dispositivos de unión de cables, un sistema de inspección de rayos X, un microscopio de área grande, un plasma y un horno de reflujo para aplicaciones de soldadura, pero no se trata solo de la herramientas, dice Anu Agarwal, científico principal del Laboratorio de Investigación de Materiales y director de LEAP en el MIT.

“LEAP se trata de lo que hacemos con las herramientas. Educamos a estudiantes de todas partes (MIT, otras instituciones de cuatro años, colegios comunitarios y empleados de la industria) para comprender la tecnología y desarrollar prototipos para avanzar en la fabricación y fortalecer la futura fuerza laboral en electrónica y fotónica”, dice.

La historia del LEAP del MIT

LEAP Network comenzó en 2015 como resultado de una iniciativa federal para revitalizar la fabricación en los Estados Unidos. El Instituto Nacional de Manufactura AIM Photonics y la Iniciativa de Innovación de Manufactura de Massachusetts, un programa estatal de subvenciones administrado por MassTech Collaborative, han asignado $11.3 millones para construir laboratorios en todo Massachusetts. Bajo la dirección del director del Centro de Microfotónica del MIT, Lionel Kimerling, profesor de ciencia e ingeniería de materiales, director asociado del MIT. J. LeBel Profesor de Ingeniería Eléctrica, se ha otorgado $1 millón para el primer LEAP que se establecerá en el MIT.

LEAP tiene como objetivo lograr cuatro tareas principales: enseñar la práctica de la fabricación fotónica integrada; proporcionar capacitación y certificación para técnicos en pequeñas y medianas empresas (PYME); fomentar la participación de empresas emergentes y pymes en actualizaciones de herramientas, procesos y aplicaciones; y apoyar las placas multiproyecto de AIM Photonics y los centros de prueba, ensamblaje y empaque.

Para lograr estos objetivos, la facultad y el personal de la Iniciativa de conocimiento e innovación en la fabricación (IKIM) del MIT, dirigida por Kimerling, ofrecen campamentos de entrenamiento de aprendizaje mixto que incluyen un componente práctico a través de la Academia AIM Photonics, una rama de la AIM nacional. Photonics Institute ubicado en MIT, para capacitar a los estudiantes en pruebas y acondicionamiento fotónico integrado. LEAP es utilizado por estudiantes de pregrado para estudiar la ciencia del empaque, por estudiantes de posgrado para realizar investigaciones sobre innovaciones de empaque y por la industria local para la creación de prototipos. En enero de 2022, el Centro de Microfotónica e IKIM lanzaron un Consorcio de la Industria de Empaques de Fotónica Electrónica, liderado por Agarwal, para promover asociaciones precompetitivas entre instituciones académicas, empresas y el gobierno para desarrollar ideas que conduzcan a productos de próxima generación.

“Además de las instituciones académicas, es importante apoyar a las empresas locales”, dice Farhad Vazehgoo, director de programas de tecnología avanzada y desarrollo de la fuerza laboral de MassTech. «Al presentar a las pymes como Pendar Technologies y Sheaumann Laser las oportunidades de financiación de MassTech, LEAP del MIT nos ayuda a sentar las bases para nuevas empresas de fotónica en todo el estado, lo que permitirá la creación de puestos de trabajo en la fabricación de fotónica integrada de alta tecnología».

Expansión a Massachusetts

Desde sus orígenes en el MIT, LEAP Network ha crecido hasta incluir cinco laboratorios basados ​​en fotónica integrados en Massachusetts, creando una red distribuida geográficamente enfocada en la educación STEM, el desarrollo de la fuerza laboral y la colaboración entre la industria y la universidad.

Los laboratorios no son todos iguales. Mientras que MIT LEAP se enfoca en el acondicionamiento, LEAP en el Instituto Politécnico de Worcester/Colegio Comunitario de Quinsigamond se especializa en aplicaciones de fotónica biomédica; LEAP de Stonehill College es un centro de caracterización de materiales y pruebas de dispositivos de alta velocidad; y LEAP de la Universidad Estatal de Bridgewater se enfoca en láseres de infrarrojo medio y fotónica basados ​​en dispositivos cuánticos. El quinto LEAP, creado en Western New England University/Convergent Photonics en 2020, se enfoca en láseres de alta potencia.

Tener estas diferentes especialidades crea un ecosistema de experiencia diversa en todo el estado con el objetivo común de capacitar a la fuerza laboral de fabricación a lo largo de la cadena de suministro de fotónica. Las instalaciones están estratégicamente ubicadas cerca de colegios comunitarios, reuniendo diferentes jerarquías de instituciones académicas así como diferentes estudiantes. «No todos quieren obtener un doctorado», dice Agarwal, y enfatiza la importancia de llegar a todo tipo de estudiantes y en diferentes etapas de sus carreras.

Enseñanza práctica de la fotónica

Para respaldar la capacitación en el laboratorio, los LEAP utilizan kits educativos prácticos sobre fotónica creados por el AIM Photonics Institute. Los kits incluyen chips diseñados por el profesor Stefan Preble del Instituto de Tecnología de Rochester, el profesor asistente de la Universidad de Rochester Jaime Cárdenas y el profesor asociado de la Universidad de Boston Miloš Popović, y fabricados en AIM Foundry Photonics bajo la dirección de Kimerling. Estos chips consisten en dispositivos de circuitos integrados fotónicos pasivos y activos que se pueden probar mediante acoplamiento de rejilla o acoplamiento de borde de fibra a chip. Los kits también incluyen manuales de laboratorio detallados para instructores y estudiantes.

Después de una pausa de los campamentos de entrenamiento debido a Covid-19, dice Agarwal, LEAP está reanudando las actividades regulares para las personas en la industria, la academia y el gobierno. Del 22 al 24 de marzo, los LEAP del MIT y la Universidad Estatal de Bridgewater ofrecieron el primer Boot Camp conjunto de fotónica integrada para capacitar a ingenieros para empaquetar y probar dispositivos electrónicos y fotónicos. En MIT.nano, los estudiantes pegaron diodos emisores de luz de montaje superficial a placas de circuito impreso utilizando una herramienta de selección y colocación de alta velocidad; realizó reflujo de soldadura e imágenes de rayos X; y programó sus sensores para encender los diodos. La prueba del dispositivo se llevó a cabo en Bridgewater State University LEAP.

Aquellos que no puedan asistir a los talleres de LEAP en persona pueden aprovechar los cursos en línea de AIM Photonics Academy organizados por Manufacturing USA del Departamento de Defensa de EE. UU. IKIM también está desarrollando una serie de simulaciones de herramientas de capacitación basadas en realidad virtual (VR) dirigidas por el investigador del MIT Erik Verlage y el director de educación de la Academia AIM Photonics, Sajan Saini, utilizando servidores de simulación LEAP del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación del laboratorio del profesor Duane Boning del MIT. En el bootcamp reciente, los asistentes probaron estas simulaciones de realidad virtual de escritorio para demostrar cómo pueden minimizar el tiempo de orientación de la herramienta física, reducir la rotura de la herramienta debido a un error del recién llegado y permitir la capacitación remota y a su propio ritmo.

El equipo del MIT continúa colaborando con los otros cuatro LEAP para aprovechar las diferentes capacidades de las herramientas. “La red LEAP se esfuerza por ser un modelo de educación y capacitación de la fuerza laboral STEM de aprendizaje combinado para el resto del país”, dice Agarwal. “Desde ideas hasta laboratorios reales, pasando por la educación de las generaciones actuales y futuras, nuestro objetivo es despertar el interés y la participación en STEM”, agrega Kimerling.

Deja un comentario