211service.com
Ārpus silīcija
Pagājušajā nedēļā reizi pusgadā notiekošajā Intel izstrādātāju forumā Sanfrancisko mikroshēmu ražotājs Intel paziņoja par tranzistoru, kas izgatavots no materiāla, ko sauc par indija antimonīdu (InSb), kuram bija iespaidīga statistika: tā pulkstenis bija 1,5 reizes lielāks nekā tranzistori, kuru pamatā ir silīcijs. izmantoja vienu desmito daļu jaudas.
Saskaņā ar Intel tehnoloģiju stratēģijas direktora Paolo Gardžini, kurš iepazīstināja ar rezultātiem, pāreja no silīcija varētu būt ļoti svarīga mikroshēmu ražošanas nozarei, lai tā varētu izveidot mazākas ierīces nākamo pāris gadu desmitu laikā. Tā kā no silīcija izgatavotie tranzistori turpina sarukt, materiāla ierobežojumi kļūst arvien acīmredzamāki. Gardžini saka, ka silīcijs nav labākais pusvadītājs.
Bet, protams, silīcijs ir gan ļoti izplatīts, gan salīdzinoši lēts, un tā ražošanas process ir pilnveidots 30 gadus. Tā sauktos saliktos pusvadītājus — tos, kas izgatavoti no vairāk nekā viena elementa, piemēram, indija antimonīda — tik pievilcīgi padara to īpašās elektriskās un optiskās īpašības.
Gardžini saka, ka elektroni var iziet cauri indija antimonīda kristālam 50 reizes ātrāk nekā caur silīcija kristālu. Rezultātā elektroniskās darbības ir ne tikai ievērojami ātrākas, bet elektronu stumšanai ir nepieciešama mazāka jauda.
Saliktajiem pusvadītājiem ir arī optiskās īpašības, kas varētu palīdzēt paātrināt saziņu starp tranzistoriem mikroshēmā un vairākām mikroshēmām ierīcē. Šie materiāli viegli izstaro un uztver gaismu — šī īpašība ir pētīta un uzlabota gadu desmitiem Deivids Hodžess , elektroinženieris Kalifornijas Universitātē Bērklijā. Tāpēc viņš saka, ka gaismas izstarotāji un detektori, kas izgatavoti no saliktiem materiāliem, varētu aizstāt vara vadus, kas ir galvenais ātruma šķērslis.
Tomēr saliktajiem materiāliem ir arī savi trūkumi. Pašlaik simtiem miljardu tranzistoru vienlaikus tiek ražoti virs silīcija plāksnēm, kuru diametrs var sasniegt 12 collas. Saliktu materiālu, piemēram, indija antimonīda (InSb), gallija arsenīda (GaAs), indija arsenīda (InAs) un indija gallija arsenīda (InGaAs) kristāliem tomēr ir tendence viegli sadalīties, un tāpēc tos nevar pārvērst tik lielas vafeles, saka Gardžini. Tas nozīmē, ka salikti materiāli nekad nevarētu pilnībā aizstāt silīciju kā elektrisko ierīču pamatni, viņš saka.
Tā vietā uz liela diametra silīcija substrāta ir jānovieto InSb tranzistoru salas. Bet indija antimonīda tranzistoru uzklāšana uz silīcija rada papildu izaicinājumu. Atomi silīcija kristālā atrodas 0,543 nanometru attālumā viens no otra, savukārt indija antimonīda atomi ir 0,648 nanometri. Šīs nesakritības dēļ, kad abi materiāli ir novietoti viens otram blakus, ne visi saskarnes atomi savienojas kopā, kā rezultātā ierīces kļūst neefektīvas.
Gardžini skaidro, ka veids, kā to pārvarēt, ir silīcijam pievienot plānus bufermateriālu slāņus, kuru atomu atstatums ir līdzīgs tam, pēc tam pakāpeniski pielāgot bufera slāņu ķīmisko sastāvu, līdz to attālums starp atomiem ir līdzīgs indijam. antimonīds. Viņš saka, ka ideālu ķīmisko attiecību atrašana, lai nodrošinātu labākos bufera slāņus, būs viens no lielākajiem izaicinājumiem, integrējot indija antimonīdu Intel esošajā silīcija platformā.
Papildus tam, lai atrastu labāko buferi InSb salām uz silīcija vafeles, saskaņā ar Jēzus del Alamo MIT elektroinženieris, kurš specializējas mikroelektronikā, inženieriem jāņem vērā arī tranzistora augšpusē esošais izolācijas slānis, vārtu dielektriķis, kas ir ļoti svarīgs ierīces elektriskajām darbībām. Pašlaik silīcija tranzistori izmanto silīcija dioksīda slāni kā vārtu dielektriķi. Tomēr saliktajiem pusvadītājiem silīcija dioksīds nedarbojas kā izolācijas materiāls, saka del Alamo. Savienoto pusvadītāju un silīcija dioksīda saskarnes kvalitāte nav pietiekami laba, un silīcija dioksīda dielektriskā konstante ir pārāk maza. Tāpēc būs jāizstrādā pilnīgi jauna augstas kvalitātes vārtu dielektriķu klase. Tas būs milzīgs izaicinājums, viņš saka.
Tomēr Del Alamo joprojām uzskata, ka šādi šķēršļi tiks pārvarēti, jo lauks nobriest. Esmu ļoti optimistisks, ka mēs panāksim šos sasniegumus, viņš saka.
Intel uzņēmums Gargini sagaida, ka tehnoloģija, kuru Intel sāka pētīt apmēram pirms trim gadiem, pāries uz ražošanu vēl aptuveni desmit gadu laikā. Viņš arī uzsver, ka salikti pusvadītāji ir tikai viena no vairākām iespējām nākotnes mikroprocesoriem. Patiesībā Intel izstrādā daudzas idejas, sākot no ekstrēmas ultravioletās litogrāfijas, silīcija tranzistoru samazināšanai līdz silīcija lāzeru, modulatoru un detektoru izstrādei, kuros datu pārraidei mikroshēmā varētu izmantot gaismas starus, nevis vara vadus. (skatiet Intel izrāvienu). Negaidiet [saliktos pusvadītājus] produktā rīt, saka Gardžini. Bet tas ir sagatavošanā.
Mājas lapas attēlu sniedza MIT Elektrotehnikas un datorzinātņu nodaļas elektroinženieris Hesuss del Alamo. Paraksts: mikroshēma ar tranzistoriem un testa struktūrām, kas izgatavotas no saliktā pusvadītāja indija gallija arsenīda (InGaAs). Mikroshēma tiek izmantota, lai diagnosticētu ierīces darbības.