“Als we de kosten kunnen verlagen, de schaalbaarheid kunnen verbeteren en tegelijkertijd de prestaties van het elektronische apparaat kunnen verbeteren, dan is het een no-brainer dat we deze technologie moeten adopteren.” Deze quote vat de essentie samen van een baanbrekende ontdekking van MIT, die onlangs is aangekondigd. Onderzoekers hebben een nieuw fabricageproces ontwikkeld dat hoogwaardige galliumnitride (GaN) transistors integreert op standaard silicium CMOS-chips op een manier die zowel kosteneffectief als schaalbaar is.
De innovatie, onder leiding van MIT-afgestudeerde Pradyot Yadav, omvat een unieke methode om de sterke punten van beide materialen te combineren. Ze bouwen kleine GaN-transistors, snijden ze uit en verbinden ze met siliciumchips met behulp van een lage-temperatuurproces. Deze aanpak minimaliseert het gebruik van duur GaN-materiaal en maximaliseert tegelijkertijd de prestaties, wat leidt tot efficiëntere en krachtigere apparaten.
De potentiële toepassingen van deze technologie zijn enorm. De onderzoekers hebben met succes een eindversterker gefabriceerd, een cruciaal onderdeel in mobiele telefoons, wat een verbeterde signaalsterkte en efficiëntie aantoont. Dit kan zich vertalen in een betere gesprekskwaliteit, verbeterde draadloze bandbreedte en een langere batterijduur in smartphones. Bovendien zou dit integratieschema zelfs quantumtoepassingen mogelijk kunnen maken, aangezien GaN beter presteert dan silicium bij de cryogene temperaturen die essentieel zijn voor veel soorten quantum computing.
Het proces omvat verschillende stappen, waaronder het fabriceren van een verzameling minuscule transistors op een GaN-wafer en het snijden ervan in afzonderlijke “dielets”. Deze dielets worden vervolgens verbonden met siliciumchips met behulp van koperen pilaren, een methode die zowel kosteneffectief is als de hoge temperaturen vermijdt die nodig zijn voor traditionele goudgebaseerde verbindingen. Deze nieuwe methode past in standaardprocedures en kan de elektronica die vandaag de dag bestaat, evenals toekomstige technologieën, verbeteren.
Deze vooruitgang kan volgens Yadav verschillende commerciële markten revolutionair maken. Het onderzoek, ondersteund door het Amerikaanse ministerie van Defensie, vertegenwoordigt een belangrijke stap voorwaarts in heterogene integratie, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor draadloze technologieën van de volgende generatie en mogelijk impact heeft op gebieden als quantum computing. Dit is een grote stap voorwaarts in de wereld van de elektronica.
