Познакомьтесь с изобретателем IBM, который построил свою первую схему в 8

Национальный день изобретателей - это день чествования изобретателей и их гений. В исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе список изобретателей длинный, но мы смогли догнать одного из недавно назначенных вами мастеров-изобретателей, Лукаса Черномаза, который рассказывает о своей карьере и некоторых патентах, которые были выданы на этом пути. .

Лукас Черномаз и Виреш Дешпанде, получившие награду за лучшую студенческую работу симпозиума IEEE 2016 по технологии СБИС

Лукас Черномаз специализируется на полупроводниковых технологиях и является руководителем различных исследовательских и промышленных проектов в области Advanced CMOS, Photonics и RF / mm-Wave для приложений в контексте Интернета вещей.

Недавно он получил награду за лучшую студенческую работу на симпозиуме IEEE 2016 по технологии СБИС, а также награду за инновации в индустрии сложных полупроводников в 2017 году за демонстрацию первых КМОП-схем на основе гибридного арсенида индия-галлия (InGaAs) / силикон-герань (SiGe) на силиконовой (Si ) подложки с использованием процессов, совместимых с крупносерийным производством на пластинах 300 мм. Он имеет до 35 патентов в области CMOS, фотоники, энергонезависимой памяти, нейроморфных вычислений и датчиков.

Не могли бы вы дать нам простое объяснение технологии, которую вы разрабатываете?

Лукас Корзорнмаз (LC) :Я работаю над процессорами, центральными процессорами компьютеров, которые обычно называют «мозгом» компьютера. ЦП состоит из миллиардов транзисторов, которые функционируют как переключатели, и производительность этого «мозга» напрямую связана с количеством переключателей на устройстве и их быстродействием. Энергоэффективность также является важным элементом - это показатель производительности по отношению к потребляемой мощности. Слишком большая мощность может расплавить чип.

Что касается размера, то лучше ли работают транзисторы меньшего размера?

LC: На протяжении десятилетий стратегия разработки ЦП следующего поколения всегда оставалась неизменной:уменьшать размер транзисторов. Чем они меньше, тем быстрее и больше можно разместить на микросхеме. К тому же они потребляют меньше энергии. Но этот подход изменился за последние 10 лет, потому что масштабирование кремниевых транзисторов достигло определенных пределов. Кремниевые транзисторы меньшего размера не обязательно работают быстрее, и мы не можем повысить их энергоэффективность без ущерба для скорости переключения. Итак, у нас не было выбора, кроме как нестандартно создавать транзисторы меньшего размера с повышенной производительностью и низким энергопотреблением.

Ваша работа направлена ​​на то, чтобы отказаться от использования чистого кремния для решения проблемы масштабирования.

LC: Да, это правильно. Наша исследовательская группа исследует полупроводники III-V как замену кремнию. Полупроводники III-V состоят из химических элементов из столбцов III и V периодической таблицы. Мы знаем уже более 30 лет, что теоретически материалы III-V обладают лучшими транспортными свойствами и что электроны движутся с гораздо большей скоростью в материалах III-V, чем в кремнии. Это позволит снизить рабочее напряжение в два раза, что соответствует снижению энергопотребления в четыре раза без ущерба для производительности.

Что вы узнали на данный момент?

LC: После пяти лет исследований мы смогли продемонстрировать, что гибридная интеграция химического соединения арсенид индия-галлия / силликон-герань (InGaAs / SiGe) - надежный путь к дальнейшему улучшению соотношения мощности / производительности для цифровых технологий за пределами 7-нанометрового диапазона. узел. По сути, мы объединили три ключевые функции в одной технологии:выборочное выращивание высококачественных областей InGaAs на Si, изготовление InGaAs и SiGe finFets и обработка функциональных ячеек 6T-SRAM.

Но что все это значит? Есть ли реальные преимущества у этой гибридной технологии?

LC: Мы ожидаем, что эта новая технология позволит повысить производительность как минимум на 25 процентов при том же энергопотреблении или разделить энергопотребление на два при одинаковой производительности. Другими словами, удвоение срока службы батареи, скажем, мобильного устройства. Совершенно очевидно, что совместная интеграция полевых МОП-транзисторов InGaAs и SiGe имеет большой потенциал для создания передовых КМОП-технологий.

Сколько патентов было получено в результате этого исследовательского проекта? Есть ли что-то особенное?

LC: В ходе проекта было получено около 15 патентов, которые защищают многие аспекты разработанной нами технологии. На мой взгляд, патент US 9,640,394 является наиболее важным, поскольку он защищает наш метод интеграции InGaAs путем селективной эпитаксии в пустых оксидных полостях. Этот патент указывает на реальный сдвиг парадигмы интеграции различных типов полупроводников на кремниевой платформе.

Что дальше?

LC: Хотя мы продемонстрировали, что наше гибридное решение работает и масштабируемо, предстоит еще много работы и решить множество проблем. Большой вопрос в том, смогут ли используемые нами составные материалы сохранить свое качество при массовом производстве. В связи с этим мы продолжим посвящать наши исследования подготовке этой технологии к производству. Мы также изучим другие приложения для будущих технологий Интернета вещей, а именно радиочастотную связь и интегрированные фотонные устройства с Si CMOS.

Расскажите нам что-нибудь о себе, что мало кто знает.

(LC): Я построил свою первую электронную схему в возрасте восьми лет, и мне потребовалось 20 лет, чтобы сделать свою собственную интегральную схему на Si. Но я сделал это из первого атома и с помощью одной из самых передовых существующих технологий!

Лукас Черномаз и двое других главных изобретателей IBM рассказывают о том, что означает эта роль: