Cysylltu’r Clwstwr Lled-ddargludyddion Cyfansawdd (CS)

Sglodion electronig mân yw Lled-ddargludyddion Cyfansawdd sy’n sbarduno technolegau yfory. Maen nhw’n gyflymach ac yn fwy hyblyg na silicon, ac i’w canfod mewn amrywiaeth o gynhyrchion arloesol o ffonau symudol i gerbydau trydan. Ar hyd coridor yr M4, mae busnesau a sefydliadau academaidd wedi bod yn gweithio ar CS ers degawdau – o ymchwil academaidd bur i ddylunio dyfeisiau a chynhyrchu wafferi. Nawr, mae prosiect buddsoddi mawr gan UKRI – dan arweiniad Prifysgol Caerdydd – yn sefydlu seilwaith i ddod â’r partneriaid at ei gilydd ar ffurf CSconnected – clwstwr CS cyntaf y byd. Yma, mae’r Athro Peter Smowton, Cyfarwyddwr y Sefydliad Lled-ddargludyddion Cyfansawdd (ICS) yn esbonio sut y bydd y Sefydliad yn helpu i ffurfio dyfodol CSconnected yn ne Cymru. 

“Roedden ni i gyd yn gwneud pethau gwahanol, yn gweithio ar dechnolegau CS, ond ddim wir yn cydweithio, am flynyddoedd lawer. Yna tua phum mlynedd yn ôl, sylweddolon ni y bydden ni’n fwy effeithiol gyda’n gilydd. Ers sefydlu ICS yn 2015, rydyn ni wedi helpu i lunio’r fframwaith i gefnogi’r clwstwr.  

Yn gyntaf, roedden ni’n aelod sylfaen o CSconnected pan grëwyd gweledigaeth wreiddiol y clwstwr. Yna, ynghyd â’r gwneuthurwr wafferi sy’n arwain y byd yng Nghaerdydd, IQE sefydlon ni’r Ganolfan Lled-ddargludyddion Cyfansawdd – cyd-fenter ddielw. Yn ei dro, helpodd hyn i sicrhau £50m gan Lywodraeth y DU ar gyfer y Catapwlt Rhaglenni Lled-ddargludyddion Cyfansawdd. Aethon ni ati i recriwtio peirianwyr proses CS arbenigol a phrofiadol o gefndiroedd diwydiannol ac ymchwil ac rydyn ni wedi mynd ymlaen i ddatblygu prosesau technegol newydd – fel cynhyrchu dyfeisiau pwls laser VCSEL bach iawn (a ddefnyddir yn gyffredin mewn ffonau symudol i adnabod wynebau). Ac rydyn ni wedi ehangu i weithio gyda thros ddwsin o wahanol sefydliadau lleol drwy brosiectau cydweithredol.  

Ac nid hynny’n unig. Helpodd ein gweledigaeth o fod yn gryfach gyda’n gilydd fel clwstwr ni i ddenu cyllid i adeiladu ystafell lân newydd 1500m2  – sydd ar waith ar hyn o bryd ar Gampws Arloesedd newydd y Brifysgol ar Heol Maendy yng Nghaerdydd. Bellach, ffocws yr ICS, a gyllidir gan yr ERDF, yw’r technolegau sydd i’w gosod, gan sicrhau ein bod yn cyflenwi’r cyfleuster cynhyrchu CS hyblyg o safon y diwydiant sydd ei angen ar glwstwr CSconnected, a’r holl ddefnyddwyr ar draws y DU.   

Byddwn yn gosod amrywiaeth o offer a ddewiswyd i gyflenwi’r ystod ehangaf bosibl o gamau proses ac yn ei staffio gyda Pheirianwyr Proses profiadol fydd yn gallu gweithio gyda’n defnyddwyr i sicrhau eu bod yn cael y gorau o’r cyfleuster.   

Yn y bôn, dyma yw ein rôl yn y clwstwr: darparu cyfleuster cynhyrchu hyblyg y gellir ei ail-ffurfweddu lle gall defnyddwyr ddatblygu a mireinio ffrydiau proses CS cymhleth ar gyfer wafferi hyd at 8″ diamedr, a’r cyfan dan un to. 

Doedd hyn ddim yn bosibl o’r blaen. Cyn hir bydd ar drothwy clwstwr CSconnected, a hynny ar yr adeg gywir gan fod angen yr hyblygrwydd hwn nawr i ddatblygu’r amrywiaeth ehangaf o ddyfeisiau CS yn gyflym i’w cymhwyso yn nhechnolegau cyffrous y dyfodol fel ‘LiFi.’ 

Mae cymdeithas yn rhedeg allan o amleddau yn y sbectrwm tonnau radio ar gyfer WiFi oherwydd cynnydd bob blwyddyn mewn defnydd o ddata diwifr. Nid yn unig mae trosglwyddo data yn defnyddio ffynonellau pwls golau yn lle (LED, laserau) – ‘LiFi’ – yn agor y sbectrwm golau i leddfu’r prinder hwn, mae hefyd yn gallu trosglwyddo data yn gyflymach o lawer – cyflymder golau.  

Mae angen technoleg CS ar glociau Atomig Bach hefyd. Mae’r dyfeisiau amseru trachywir hyn yn hanfodol mewn bywyd modern. Fel sylfaen ar gyfer y Systemau Llywio Lloeren Byd-eang, maen nhw’n galluogi cysylltiadau trafnidiaeth diogel, cyfathrebu symudol, rhwydweithiau data a thrafodion electronig. Ac wrth galon pob cloc atomig bach mae VCSEL –  a gynhyrchwyd o ddeunydd lled-ddargludydd cyfansawdd. 

Mae Celloedd Ffotofoltaidd (PV) Solar yn dechnoleg hanfodol wrth i ni drosi i gymdeithas garbon isel. Dim ond tua 30% o effeithlonrwydd sydd gan gelloedd silicon PV confensiynol.  Drwy bentyrru haenau o led-ddargludyddion cyfansawdd gyda bylchau band gwahanol, a elwir yn gelloedd solar tandem neu aml-gyswllt, gellid cynyddu’r effeithlonrwydd hwn yn fawr, hyd at 86% mewn theori. 

Mae peirianwyr proses medrus y Sefydliad ar hyn o bryd yn datblygu cyfres o brosesau 6″ llawn i weithredu fel llwyfan sylfaenol generig ar gyfer dyfeisiau CS gyda nodweddion diddorol a chyffrous – o GaAs, VCSELs a GaN LEDs i GaN MMICs. Mae hyn yn hanfodol ar gyfer gwella galluoedd prosesu ac ymgysylltu diwydiannol. 

Drwy sefydlu’r prosesau hyn, rydym ni’n dangos ein galluoedd i’n defnyddwyr, a all naill ai bwrcasu’r dyfeisiau safonol hyn gennym ni neu gydweithio gyda ni i ddatblygu a chynhyrchu dyfeisiau i’w manylebau eu hunain. 

Mae ICS hefyd yn ceisio datblygu gweithgynhyrchu CS a silicon integredig yn y tymor hirach, gan leihau cost dyfeisiau CS o ran datblygu, gweithgynhyrchu ac felly bris y farchnad drwy ddefnyddio dulliau gweithgynhyrchu silicon cost isel sydd wedi’u hen sefydlu.  

Yn naturiol rydym ni’n falch iawn fod UKRI wedi penderfynu cefnogi’r prosiect £44m y mis hwn, drwy ei Gronfa Cryfder mewn Lleoedd, i sefydlu CSconnected fel endid ar ei draed ei hun, yn cydweithio’n agos gyda 12 partner ar draws clwstwr de Cymru.     

Edrychwn ymlaen at y pum mlynedd nesaf. Ar ôl COVID-19, bydd y datblygiadau a gychwynnwyd gan ICS yn rhoi hwb sylweddol i’r maes, ac yn sicrhau bod y DU a de Cymru ar y map fel arweinwyr byd mewn technoleg CS.