IBM-onderzoekers winnen innovatieprijs voor halfgeleideronderzoek

IBM-wetenschappers zijn onderscheiden met de Compound Semiconductor Industry Innovation Award 2017. De erkenning is het resultaat van vijf jaar onderzoek door het in Zürich gevestigde IBM-team dat zich richt op het gebruik van materialen met hoge mobiliteit in silicium CMOS-technologie om te schalen onder 7 nanometer (nm).

Denk aan de technologieketen van mobiele apparaten tot het internet der dingen tot de cloud en alles daartussenin. Er is een enorme afweging tussen vermogen en prestaties, wat resulteert in een kortere levensduur van de batterij en energie-uitdagingen. IBM-wetenschappers denken dat ze misschien de antwoorden hebben, die kunnen worden samengevat in drie woorden:schaalvergroting en nieuwe materialen.

De bekroning van het winnende IBM-team was de eerste demonstratie van een Indium gallium arsenide (InGaAs)/Silicon-germanium (SiGe) CMOS-technologie op silicium (Si)-substraat met behulp van processen die geschikt zijn voor grootschalige productie op wafers van 300 mm. InGaAs/SiGe hybride integratie is een van de belangrijkste stappen voorwaarts om de verdere verbetering van de power/performance-trade-off-statistieken voor digitale technologieën buiten het 7 nm-knooppunt mogelijk te maken. Op basis van selectieve epitaxie leverde hun aanpak functionele inverters en dichte arrays van 6T-SRAM's op, de basisblokken van digitale CMOS-circuits.

Dr. Lukas Czornomaz, een van de leidende wetenschappers die zich bij IBM op dit onderzoek heeft gericht, zei:"Deze nieuwe technologie zal naar verwachting 25 procent betere prestaties mogelijk maken bij hetzelfde stroomverbruik, of de batterijduur van mobiele apparaten verdubbelen met behoud van hun prestaties. ”

Doe mee met @LCzornomaz op @CS_Conference hij presenteert Hybrid IIIV/SiGe-technologie voor CMOS buiten https://t.co/iUiqSDPqJr pic.twitter.com/G2e0fOTDid

— IBM Research (@IBMResearch) 25 februari 2016

Dit werk – een primeur in zijn soort – werd onthuld op de laatste VLSI Technology-conferentie. Het besluit een reeks belangrijke demonstraties voor InGaAs/SiGe CMOS die in meerdere bijdragen en hoogtepunten van de afgelopen vier jaar zijn gerapporteerd op IEDM-bijeenkomsten en VLSI Technology Symposia. Sinds vele jaren is het technologische knelpunt om een ​​pad te demonstreren dat tegelijkertijd de groei van hoogwaardige InGaAs-kristallen, de fabricage van hoogwaardige InGaAs-veldeffecttransistoren "on-isolator" en hun co-processing met SiGe-apparaten mogelijk maakt, allemaal op een siliciumsubstraat .

Hoewel er een paar benaderingen zijn voorgesteld, is het winnende werk van het IBM-team het enige dat basisbouwstenen van digitale circuits op relevante dimensies rapporteert en een belangrijke mijlpaal bereikt in de richting van een produceerbare hybride InGaAs/SiGe CMOS-technologie. Het is gebaseerd op drie belangrijke functies in één enkele technologie:de selectieve groei van hoogwaardige InGaAs-op-isolator-regio's, de fabricage van InGaAs-finFET's met een fysieke poortlengte Lg=35 nm met goede apparaatkenmerken, en de verwerking van functionele 6T- SRAM-cellen met een celoppervlak van ≈0,4 µm2.

Het benadrukt duidelijk het potentieel van het genomineerde werk als de voorkeursmethode om InGaAs en SiGe MOSFET's samen te integreren voor geavanceerde CMOS-technologie. Het opent ook de deur naar toekomstige goedkope RF- of fotonische circuits op basis van vergelijkbare hybride III-V-siliciumtechnologieën.

"Hoewel er nog veel werk aan de winkel is, hebben we aangetoond dat ons ontwerp werkt en dat het maakbaar is", zegt Dr. Czornomaz.

Het is geen wonder waarom het team de felbegeerde prijs won.

In de toekomst zal het team de ontwikkeling van deze technologie naar productie blijven ondersteunen en de toepassing ervan onderzoeken op geïntegreerde RF-communicatie en geïntegreerde fotonische apparaten met Si CMOS voor toekomstige Internet-of-Things-technologieën.

Dit werk ontving financiering van de Europese Unie onder de subsidieovereenkomsten nr. 619325 (FP7-ICT-COMPOSE3), nr. 619326 (FP7-ICT-III-V-MOS) en nr. 628523 (FP7-IEF-FACIT).