«Если мы сможем снизить затраты, улучшить масштабируемость и, в то же время, повысить производительность электронного устройства, то нет сомнений, что нам следует принять эту технологию». Эта цитата отражает суть новаторского открытия MIT, о котором было объявлено недавно. Исследователи разработали новый процесс производства, который интегрирует высокопроизводительные транзисторы из нитрида галлия (GaN) на стандартные кремниевые CMOS-чипы, что является одновременно недорогим и масштабируемым.
Инновация, возглавляемая аспирантом MIT Прадьотом Ядавом, включает в себя уникальный метод объединения сильных сторон обоих материалов. Они создают крошечные GaN-транзисторы, вырезают их и соединяют с кремниевыми чипами, используя низкотемпературный процесс. Этот подход минимизирует использование дорогостоящего материала GaN, одновременно максимизируя производительность, что приводит к более эффективным и мощным устройствам.
Потенциальные области применения этой технологии обширны. Исследователи успешно изготовили усилитель мощности, важнейший компонент в мобильных телефонах, демонстрирующий улучшенную мощность сигнала и эффективность. Это может привести к улучшению качества связи, расширению полосы пропускания беспроводной связи и увеличению времени автономной работы смартфонов. Кроме того, эта схема интеграции может даже обеспечить квантовые приложения, поскольку GaN работает лучше, чем кремний, при криогенных температурах, необходимых для многих типов квантовых вычислений.
Процесс включает в себя несколько этапов, в том числе изготовление набора крошечных транзисторов на пластине GaN и разрезание их на отдельные «диэлеты». Затем эти диэлеты соединяются с кремниевыми чипами с использованием медных столбиков, метод, который является экономически эффективным и позволяет избежать высоких температур, требуемых традиционной пайкой на основе золота. Этот новый метод соответствует стандартным процедурам и может улучшить существующую электронику, а также будущие технологии.
По словам Ядава, этот прогресс может революционизировать различные коммерческие рынки. Исследование, поддержанное Министерством обороны США, представляет собой значительный шаг вперед в гетерогенной интеграции, открывая путь для беспроводных технологий следующего поколения и потенциально влияя на такие области, как квантовые вычисления. Это важный шаг вперед в мире электроники.