Peneliti IBM Membawa Pulang Hadiah Inovasi untuk Penelitian Semikonduktor
Ilmuwan IBM telah diakui dengan Penghargaan Inovasi Industri Semikonduktor Senyawa 2017. Penghargaan tersebut merupakan puncak dari penelitian lima tahun oleh tim IBM yang berbasis di Zurich yang berfokus pada penggunaan material bermobilitas tinggi ke dalam teknologi silikon CMOS untuk skala di bawah 7 nanometer (nm).
Pertimbangkan rantai teknologi dari perangkat seluler ke Internet of Things ke cloud dan segala sesuatu di antaranya. Ada tradeoff besar antara daya dan kinerja, yang mengakibatkan berkurangnya masa pakai baterai dan tantangan energi. Ilmuwan IBM percaya bahwa mereka mungkin memiliki jawaban, yang dapat diringkas dalam tiga kata penskalaan dan materi baru.
Pencapaian puncak tim IBM yang menang adalah demonstrasi pertama dari teknologi CMOS Indium gallium arsenide (InGaAs)/Silicon-germanium (SiGe) pada substrat Silicon (Si) menggunakan proses yang sesuai untuk pembuatan volume tinggi pada wafer 300 mm. Integrasi hibrida InGaAs/SiGe adalah salah satu jalur utama ke depan untuk memungkinkan peningkatan lebih lanjut dari metrik trade-off daya/kinerja untuk teknologi digital di luar node 7 nm. Berdasarkan epitaksi selektif, pendekatan mereka menghasilkan inverter fungsional dan susunan padat 6T-SRAM, blok dasar sirkuit CMOS digital.
Dr. Lukas Czornomaz, salah satu ilmuwan utama yang berfokus pada penelitian ini di IBM mengatakan, “Teknologi baru ini diharapkan dapat memungkinkan kinerja 25 persen lebih baik dengan konsumsi daya yang sama, atau menggandakan masa pakai baterai perangkat seluler sambil mempertahankan kinerjanya. ”
Karya ini – yang pertama – diungkapkan pada konferensi Teknologi VLSI terakhir. Ini menyimpulkan serangkaian demonstrasi kunci untuk InGaAs/SiGe CMOS yang dilaporkan dalam berbagai kontribusi dan sorotan selama empat tahun terakhir pada pertemuan IEDM dan Simposium Teknologi VLSI. Sejak bertahun-tahun hambatan teknologi adalah untuk mendemonstrasikan jalur yang memungkinkan pertumbuhan kristal InGaAs berkualitas tinggi secara simultan, fabrikasi transistor efek medan InGaAs kinerja tinggi "pada isolator" dan pemrosesan bersamanya dengan perangkat SiGe semuanya pada substrat silikon .
Sementara beberapa pendekatan telah diusulkan, karya pemenang tim IBM adalah satu-satunya yang melaporkan blok bangunan dasar sirkuit digital pada dimensi yang relevan dan mencapai tonggak utama menuju teknologi hybrid InGaAs/SiGe CMOS yang dapat diproduksi. Ini didasarkan pada tiga fitur utama dalam satu teknologi:pertumbuhan selektif daerah InGaAs-on-Insulator berkualitas tinggi, pembuatan finFET InGaAs dengan panjang gerbang fisik Lg=35 nm dengan karakteristik perangkat yang baik, dan pemrosesan 6T- fungsional Sel SRAM dengan luas sel 0.4µm2.
Ini dengan jelas menyoroti potensi pekerjaan yang dinominasikan sebagai metode pilihan untuk mengintegrasikan InGaAs dan SiGe MOSFET untuk teknologi CMOS canggih. Ini juga membuka pintu menuju sirkuit RF atau fotonik berbiaya rendah di masa depan berdasarkan teknologi silikon hibrida III-V yang serupa.
“Meskipun masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan, kami telah menunjukkan bahwa desain kami berhasil dan dapat diproduksi,” kata Dr. Czornomaz.
Tidak heran mengapa tim memenangkan hadiah yang didambakan.
Di masa mendatang, tim akan terus mendukung pengembangan teknologi ini menuju manufaktur, dan mengeksplorasi penerapannya pada komunikasi RF terintegrasi dan perangkat fotonik terintegrasi dengan Si CMOS untuk teknologi Internet-of-Things masa depan.
Karya ini menerima dana dari Uni Eropa berdasarkan Perjanjian Hibah No. 619325 (FP7-ICT-COMPOSE3), No. 619326 (FP7-ICT-III-V-MOS) dan No. 628523 (FP7-IEF-FACIT).
