211service.com
Už silicio
Praėjusią savaitę kasmetiniame „Intel“ kūrėjų forume San Franciske lustų gamintoja „Intel“ paskelbė apie tranzistorių, pagamintą iš medžiagos, vadinamos indžio antimonidu (InSb), kurio statistika buvo įspūdinga: jo laikrodžio greitis buvo 1,5 karto didesnis nei silicio tranzistorių. panaudojo dešimtadalį galios.
Pasak „Intel“ technologijų strategijos direktoriaus Paolo Gargini, kuris pristatė rezultatus, perėjimas nuo silicio gali būti labai svarbus lustų gamybos pramonei, todėl per ateinančius porą dešimtmečių ji gali sukurti mažesnius įrenginius. Kadangi tranzistoriai, pagaminti iš silicio, vis mažėja, medžiagos trūkumai tampa vis akivaizdesni. Gargini sako, kad silicis nėra geriausias puslaidininkis.
Tačiau, žinoma, silicis yra labai paplitęs ir palyginti nebrangus, o jo gamybos procesas buvo tobulinamas 30 metų. Vadinamieji sudėtiniai puslaidininkiai – pagaminti iš daugiau nei vieno elemento, pavyzdžiui, indžio antimonido – yra tokie patrauklūs dėl jų ypatingos elektrinės ir optinės savybės.
Gargini teigia, kad elektronai gali prasiskverbti pro indžio antimonido kristalą 50 kartų greičiau nei per silicio kristalą. Dėl to ne tik žymiai greitesnės elektroninės operacijos, bet ir reikia mažiau galios elektronams stumti.
Sudėtiniai puslaidininkiai taip pat turi optinių savybių, kurios gali padėti pagreitinti ryšį tarp lusto tranzistorių ir kelių įrenginio lustų. Šios medžiagos lengvai skleidžia ir aptinka šviesą – tai charakteristika, kuri buvo tiriama ir tobulinama dešimtmečius Davidas Hodgesas , elektros inžinierius Kalifornijos universitete Berklyje. Todėl, anot jo, iš sudėtinių medžiagų pagaminti šviesos skleidėjai ir detektoriai gali pakeisti varinius laidus, kurie yra pagrindinė greičio kliūtis.
Tačiau sudėtinės medžiagos taip pat turi savo trūkumų. Šiuo metu ant silicio plokštelių, kurių skersmuo gali siekti 12 colių, vienu metu gaminama šimtai milijardų tranzistorių. Tačiau sudėtinių medžiagų, tokių kaip indžio antimonidas (InSb), galio arsenidas (GaAs), indžio arsenidas (InAs) ir indžio galio arsenidas (InGaAs), kristalai lengvai skyla, todėl jų negalima paversti. tokių didelių vaflių, sako Gargini. Tai reiškia, kad sudėtinės medžiagos niekada negalėtų visiškai pakeisti silicio kaip elektrinių prietaisų pagrindo, sako jis.
Vietoj to, InSb tranzistorių salelės turi būti dedamos ant didelio skersmens silicio pagrindo. Tačiau indžio antimonido tranzistorių nusodinimas ant silicio sukuria papildomą iššūkį. Atomai silicio kristale yra nutolę 0,543 nanometro atstumu, o indžio antimonido atomai yra 0,648 nanometro atstumu. Dėl šio neatitikimo, kai dvi medžiagos yra dedamos viena šalia kitos, ne visi sąsajos atomai susijungia, todėl įrenginiai yra neveiksmingi.
Gargini paaiškina, kad būdas tai įveikti yra ant silicio pridėti plonų buferinių medžiagų sluoksnių, kurių atstumas tarp atomų yra panašus į jį, tada palaipsniui koreguoti buferinių sluoksnių cheminę sudėtį, kol tarpas tarp atomų bus panašus į indžio. antimonidas. Jis sako, kad rasti idealius cheminius santykius, kad būtų sukurti geriausi buferio sluoksniai, bus vienas iš pagrindinių iššūkių integruojant indžio antimonidą į esamą Intel silicio platformą.
Be to, kad surastų geriausią buferį InSb saloms silicio plokštelėje, pasak Jėzus del Alamo MIT elektros inžinierius, kuris specializuojasi mikroelektronikoje, inžinieriai taip pat turi atsižvelgti į izoliacinį sluoksnį, užtvarų dielektriką, esantį ant tranzistoriaus, kuris yra labai svarbus įrenginio elektrinėms operacijoms. Šiuo metu silicio tranzistoriai naudoja silicio dioksido sluoksnį kaip vartų dielektriką. Tačiau sudėtiniams puslaidininkiams silicio dioksidas neveikia kaip izoliacinė medžiaga, sako del Alamo. Sudėtinių puslaidininkių ir silicio dioksido sąsajos kokybė nėra pakankamai gera, o silicio dioksido dielektrinė konstanta yra per maža. Todėl reikės sukurti visiškai naują aukštos kokybės vartų dielektrikų klasę. Tai bus didžiulis iššūkis, sako jis.
Tačiau Del Alamo vis dar tiki, kad tokios kliūtys bus įveiktos, kai laukas bręs. Esu labai optimistiškai nusiteikęs, kad pasieksime šių proveržių, sako jis.
„Intel“ „Gargini“ tikisi, kad technologija, kurią „Intel“ pradėjo tyrinėti maždaug prieš trejus metus, per maždaug dešimtmetį bus pradėta gaminti. Jis taip pat pabrėžia, kad sudėtiniai puslaidininkiai yra tik viena iš daugelio ateities mikroprocesorių galimybių. Tiesą sakant, „Intel“ turi daug idėjų, pradedant ekstremalia ultravioletine litografija, sumažinti silicio tranzistorius, baigiant silicio lazerių, moduliatorių ir detektorių kūrimu, kuriuose duomenims perduoti mikroschemoje galėtų būti naudojami šviesos pluoštai, o ne variniai laidai. (žr. Intel Breakthrough ). Nesitikėkite [sudėtinių puslaidininkių] gaminyje rytoj, sako Gargini. Bet tai ruošiamasi.
Pagrindinio puslapio vaizdas suteiktas Jėzaus del Alamo, elektros inžinieriaus, MIT Elektros inžinerijos ir kompiuterių mokslo katedros. Antraštė: lustas su tranzistoriais ir bandomosiomis konstrukcijomis, pagamintomis iš sudėtinio puslaidininkinio indžio galio arsenido (InGaAs). Lustas naudojamas prietaiso operacijoms diagnozuoti.