Команда IBM Research завоевала Инновационную премию 2017 за пионерскую InGaAs/SiGe CMOS технологию

Ученые IBM в Цюрихе удостоены Инновационной премии Compound Semiconductor Industry 2017, признающей пять лет прорывного исследования, интегрирующего высокоподвижные материалы в кремниевый CMOS для масштабирования устройств ниже 7 нм.

По всему спектру — от мобильных телефонов до Интернета вещей до облачной инфраструктуры — существует постоянное напряжение между потреблением энергии и производительностью. Команда IBM предлагает решение, центрированное на двух столпах: масштабировании технологических узлов и принятии новых высокоподвижных материалов.

Награжденная работа — первая демонстрация Индия-Галлий-Арсенида (InGaAs)/Кремний-Германий (SiGe) CMOS процесса на кремниевом (Si) субстрате с 300-мм вейферной фabricацией, подходящей для высокообъемного производства. Эта гибридная интеграция предлагает ясный путь к улучшению power/performance компромисса для цифровых схем за пределами 7-нм узла.

Используя селективную эпитаксию, команда произвела функциональные инверторы и плотные 6-транзисторные SRAM массивы — ключевые компоненты цифрового CMOS — прямо на кремнии. Д-р Лукаш Чорномаз, ведущий ученый проекта, объяснил: «Эта технология ожидает доставить 25% лучшую производительность при той же мощности, или удвоить время автономной работы мобильных устройств при сохранении их производительности».

Join @LCzornomaz at @CS_Conference he presents Hybrid IIIV/SiGe technology for CMOS beyond https://t.co/iUiqSDPqJr pic.twitter.com/G2e0fOTDid

— IBM Research (@IBMResearch) February 25, 2016

Раскрытая на недавней VLSI Technology конференции, эта первая такого рода достижение следует за серией ключевых демонстраций, представленных на IEDM и VLSI Symposium встречах за прошедшие четыре года. Главный вызов — одновременный рост высококачественных InGaAs кристаллов, фabricация высокопроизводительных InGaAs полевых транзисторов на изоляторе, и их интеграция с SiGe устройствами на едином кремниевом вейфере — был преодолен.

В отличие от ранних подходов, решение IBM доставляет фундаментальные строительные блоки цифровых схем в релевантных измерениях и отмечает प्रमुख веху к производимой гибридной InGaAs/SiGe CMOS технологии. Метод опирается на три ключевые инновации: селективный рост высококачественных InGaAs-on-Insulator регионов, фabricация InGaAs finFETов с физической длиной гейта (L_g) 35 нм и сильной производительностью устройства, и обработка функциональных 6-транзисторных SRAM ячеек с площадью примерно 0.4 мкм².

Помимо цифровой логики, эта технология пролагает путь для низкозатратных RF и фотонических схем, комбинирующих III-V материалы с кремниевым CMOS — привлекательная перспектива для устройств Интернета вещей следующего поколения.

«Хотя все еще много работы сделать, мы продемонстрировали, что наш дизайн работает и что он производим», сказал д-р Чорномаз.

Двигаясь вперед, команда продолжит уточнять технологию для массового производства и исследовать ее применение в интегрированных RF коммуникациях и фотонических устройствах рядом с кремниевым CMOS.

Это исследование финансировалось Европейским Союзом под Grant Agreements No. 619325 (FP7‑ICT‑COMPOSE3), No. 619326 (FP7‑ICT‑III‑V‑MOS), и No. 628523 (FP7‑IEF‑FACIT).