"Wenn wir die Kosten senken, die Skalierbarkeit verbessern und gleichzeitig die Leistung des elektronischen Geräts steigern können, ist es selbstverständlich, dass wir diese Technologie einsetzen sollten." Dieses Zitat fasst die Essenz einer bahnbrechenden Entdeckung des MIT zusammen, die kürzlich bekannt gegeben wurde. Forscher haben ein neues Herstellungsverfahren entwickelt, das Hochleistungs-Galliumnitrid (GaN)-Transistoren auf Standard-Silizium-CMOS-Chips integriert, und zwar kostengünstig und skalierbar.
Die Innovation, angeführt von MIT-Absolvent Pradyot Yadav, beinhaltet eine einzigartige Methode zur Kombination der Stärken beider Materialien. Sie bauen winzige GaN-Transistoren, schneiden sie aus und verbinden sie mit einem Niedertemperaturverfahren auf Silizium-Chips. Dieser Ansatz minimiert den Einsatz von teurem GaN-Material und maximiert gleichzeitig die Leistung, was zu effizienteren und leistungsstärkeren Geräten führt.
Die potenziellen Anwendungen dieser Technologie sind vielfältig. Die Forscher stellten erfolgreich einen Leistungsverstärker her, eine entscheidende Komponente in Mobiltelefonen, der eine verbesserte Signalstärke und Effizienz aufweist. Dies könnte zu einer besseren Gesprächsqualität, einer verbesserten drahtlosen Bandbreite und einer längeren Akkulaufzeit in Smartphones führen. Darüber hinaus könnte dieses Integrationsschema sogar Quantenanwendungen ermöglichen, da GaN bei den kryogenen Temperaturen, die für viele Arten des Quantencomputings unerlässlich sind, besser abschneidet als Silizium.
Der Prozess umfasst mehrere Schritte, darunter die Herstellung einer Sammlung winziger Transistoren auf einem GaN-Wafer und das Zerteilen in einzelne "Dielets". Diese Dielets werden dann mit Kupfersäulen auf Silizium-Chips verbunden, eine Methode, die sowohl kostengünstig ist als auch die hohen Temperaturen vermeidet, die für die herkömmliche Goldbasis-Verbindung erforderlich sind. Diese neue Methode passt in Standardverfahren und könnte die Elektronik, die es heute gibt, sowie zukünftige Technologien verbessern.
Dieser Fortschritt könnte laut Yadav verschiedene kommerzielle Märkte revolutionieren. Die vom US-Verteidigungsministerium unterstützte Forschung stellt einen bedeutenden Schritt nach vorne in der heterogenen Integration dar und ebnet den Weg für drahtlose Technologien der nächsten Generation und wirkt sich potenziell auf Bereiche wie das Quantencomputing aus. Dies ist ein großer Schritt nach vorne in der Welt der Elektronik.