IBM Master Inventor Lukas Czornomaz: Dari Pembangun Sirkuit Usia 8 Tahun hingga Pionir Teknologi CMOS Hibrid
Hari Penemu Nasional menghormati kecerdasan penemu di seluruh dunia. Di IBM Research Zurich, kami duduk dengan Master Inventor Lukas Czornomaz untuk membahas karir dan paten yang mendefinisikan dampaknya.
Lukas Czornomaz dan Veeresh Deshpande membawa pulang Best Student Paper Award IEEE 2016 Symposium on VLSI Technology
Lukas Czornomaz spesialis dalam teknologi semikonduktor dan memimpin proyek penelitian dalam Advanced CMOS, Photonics, dan RF/mm-Wave untuk Internet-of-Things. Ia baru-baru ini meraih Best Student Paper Award di IEEE 2016 Symposium on VLSI Technology dan 2017 Compound Semiconductor Industry Innovation Award untuk sirkuit CMOS InGaAs/SiGe pertama pada substrat silikon menggunakan proses wafer 300 mm yang kompatibel dengan manufaktur volume tinggi. Portofolio kini mencakup hingga 35 paten di seluruh CMOS, photonics, memori non-volatil, komputasi neuromorfik, dan sensor.
Bisakah Anda memberi kami penjelasan sederhana tentang teknologi yang sedang Anda kembangkan?
Lukas Czornomaz (LC): Saya bekerja pada CPU—unit pemroses pusat yang bertindak sebagai otak komputer. CPU terdiri dari miliar transistor yang menyala dan mati, dan kinerjanya bergantung pada jumlah dan kecepatan saklar ini. Efisiensi daya sama pentingnya; daya berlebih dapat merusak chip.
Ketika datang pada ukuran, apakah transistor yang lebih kecil berkinerja lebih baik?
LC: Selama beberapa dekade, mengecilkan transistor adalah jalur utama menuju CPU yang lebih cepat, lebih padat, dan lebih hemat daya. Namun, skalabilitas silikon telah mencapai batas dasar: transistor yang lebih kecil tidak lagi menjamin perpindahan yang lebih cepat atau efisiensi daya yang lebih baik tanpa trade-off. Kami sekarang perlu mengubah cara kami mencapai peningkatan kinerja.
Pekerjaan Anda bertujuan untuk keluar dari silikon murni untuk mengatasi masalah skalabilitas.
LC: Benar. Tim kami mengeksplorasi semikonduktor III-V—elemen dari kolom III dan V tabel periodik. Bahan ini menawarkan mobilitas pembawa muatan yang superior, memungkinkan elektron berjalan dengan kecepatan jauh lebih tinggi daripada dalam silikon. Ini dapat mengurangi tegangan operasi menjadi separuh, mengurangi konsumsi daya hingga empat kali sambil mempertahankan kinerja.
Apa yang telah Anda temukan sejauh ini?
LC: Selama lima tahun, kami telah mendemonstrasikan bahwa integrasi hibrid InGaAs/SiGe adalah jalur yang viable untuk meningkatkan rasio daya-kinerja di luar node 7 nm. Kami menggabungkan pertumbuhan selektif InGaAs berkualitas tinggi pada silikon, pembuatan FinFET InGaAs dan SiGe, dan pemrosesan sel 6T-SRAM fungsional—semua pada satu platform.
Tapi apa artinya semuanya? Apakah ada keuntungan nyata dari teknologi hibrid ini?
LC: Kami mengantisipasi peningkatan kinerja setidaknya 25% pada daya yang sama, atau pengurangan daya 50% pada kinerja yang sama. Dalam hal praktis, hal itu dapat menggandakan umur baterai untuk perangkat seluler dan membuka kemungkinan baru untuk CMOS canggih dalam IoT, RF, dan fotonika terintegrasi.
Berapa banyak paten yang berasal dari proyek penelitian ini? Apakah ada satu yang menonjol?
LC: Sekitar 15 paten diberikan selama proyek. Yang paling signifikan adalah US 9,640,394, yang melindungi metode integrasi epitaksi selektif kami menggunakan rongga oksida kosong—perubahan paradigma yang sebenarnya untuk mengintegrasikan semikonduktor yang berbeda pada silikon.
Apa selanjutnya?
LC: Meskipun kami telah membuktikan skalabilitas solusi hibrid, kami harus memastikan bahan senyawa mempertahankan kualitas dalam produksi massal. Pekerjaan masa depan akan difokuskan pada membuat teknologi dapat diproduksi dan menjelajahi komunikasi RF serta perangkat fotonika terintegrasi untuk IoT.
Ceritakan sesuatu tentang diri Anda yang sangat sedikit orang tahu.
(LC): Saya membangun sirkuit elektronik pertama saya pada usia delapan tahun, dan setelah 20 tahun saya merancang sirkuit terintegrasi pada silikon dari nol menggunakan teknologi paling canggih yang tersedia.
Lukas Czornomaz dan dua Master Inventor IBM lainnya membahas arti peran tersebut:
