Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) представили нову масштабовану технологію, яка дозволяє поєднувати високошвидкісні транзистори на основі нітриду галію (GaN) зі стандартними кремнієвими чипами. Вона потенційно змінить правила гри у створенні процесорів, підсилювачів і навіть пристроїв для квантових обчислень.
Про це повідомляють SciTechDaily та MIT.
Хоча нітрид галію вже давно вважається перспективним матеріалом для високочастотних і силових електронних систем, його широке застосування обмежувалося високою вартістю та складною технологією виробництва. Новий підхід MIT пропонує рішення: поєднувати тільки необхідну кількість крихітних GaN-транзисторів з кремнієм, зберігаючи ефективність і зменшуючи витрати.
Як це працює?
У межах нового процесу дослідники створюють щільний набір транзисторів на поверхні пластини з нітриду галію. Кожен із них акуратно вирізають лазером до розміру всього 240 на 410 мікрон. Далі вони поєднуються з кремнієвим чипом за допомогою крихітних мідних стовпчиків, що з’єднуються при температурі нижче 400°C — це критично, щоб уникнути пошкодження матеріалів.
Для точної інтеграції команда MIT створила спеціальний інструмент, який використовує вакуум для утримання транзисторів, обережно розміщуючи їх на поверхні кремнієвого чипа. Процес супроводжується високоточною мікроскопією та завершується прикріпленням елементів за допомогою тепла і тиску.
Такий підхід дозволяє:
- Знизити загальну вартість виробництва, оскільки GaN використовується лише у критичних елементах;
- Зменшити температуру чипів за рахунок рівномірного розміщення транзисторів;
- Досягти вищої продуктивності, ніж у звичайних кремнієвих схем.
У ході демонстрації вчені створили радіочастотні підсилювачі потужності, критично важливі для смартфонів. Їхні результати показали:
- Краще посилення сигналу;
- Вищу пропускну здатність;
- Зниження енергоспоживання, що може означати триваліший час роботи акумулятора та стабільніший зв’язок.
Новий метод також може бути корисним для квантових обчислень, оскільки GaN демонструє кращу стабільність у низькотемпературних умовах, ніж традиційний кремній.
У порівнянні з іншими методами, як-от паяння чи покриття всієї кремнієвої пластини GaN-шаром, підхід MIT дешевший, точніший і компактніший. Завдяки цьому можна створювати чипи площею менше половини квадратного міліметра, з високою частотою роботи.
Раніше ми також повідомляли, що Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) представила свою нову 1,4-нанометрову технологію виготовлення чипів A14, яка надійде у масове виробництво у 2028 році.
Підписуйтеся на ProIT у Telegram, щоб не пропустити жодної публікації!
