Végre sikerült kombinálni a szilíciumot és a galliumnitridet

Új anyagokra van szükség a félvezetőiparban

A szilíciumból készült chipek miniatürizálása hamarosan fizikai korlátokba ütközik, ezért el kell kezdeni az új anyagok vagy új technológiák keresését. \"Számos félvezető anyag van, amelynek teljesítménye jobb a szilíciumnál\" - mondta Tomas Palacios, az MIT villamosmérnöki és informatikai karának professzora, a kutatócsoport vezetője. \"A probléma az, hogy ugyan lehetővé teszik nagyon gyors tranzisztorok építését, integráció és skálázhatóság terén nem tudják felvenni a versenyt a szilíciummal.\"

Fizikusok már régóta kísérleteznek a galliumnitrid és a szilícium kombinálásával, azonban eddig nem koronázta siker ezeket a törekvéseket. A Tomas Palacios által vezetett csapat nem a szilícium felületén próbálta meg a galliumnitridet rögzíteni, hanem magában a szilíciumszubsztrátumban helyezett el egy galliumnitrid-réteget. Ez a megközelítés nem csak sikeres volt, hanem egyben azt is jelenti, hogy a hibrid chipek gyártásához a ma elterjedt félvezetőipari technológiák is felhasználhatók lesznek.

A mai modern processzorok akár több milliárd tranzisztorból is állhatnak, az új, a szilíciumnál kedvezőbb karakterisztikájú anyagokkal egyelőre meg sem sikerül közelíteni ezeket a dimenziókat, a legtöbben néhány tucatig, legfeljebb néhány százig jutottak. Az elképzelés szerint a hibrid chipekben a tranzisztorok túlnyomó része szilíciumból készülhetne, az igazán nagy teljesítményűeket azonban galliumnitridből lehetne felépíteni. Így lényegében kombinálhatók a szilícium és a galliumnitrid kedvező tulajdonságai, kiszűrve a hátrányukat.

Újabb lépés az optikai chipek felé

A galliumnitridet jelenleg is használják az informatikában, például LED-ek gyártásánál vagy éppen a  Blu-ray meghajtók kék lézeres olvasófejében. Kedvező optikai tulajdonságai okán az anyagot fel lehetne használni olyan lapkákon is fel, amelyek részben lézert, részben elektronokat alkalmaznak az adatok továbbítására. Az utóbbi időben főleg az Intel kísérletezett azzal, hogy lehetne a lézeres adattovábbításhoz szükséges eszközöket szilíciumból elkészíteni, amivel az áruk a jelenlegi 100 dolláros nagyságrendről néhány dollárra, vagy akár dollárcentre csökkenhetne.

A szilícium-lézerek olyan kicsik lehetnének, hogy akár egy számítógépen belül is összekapcsolhatók lennének lézersugárral az alkatrészek, de akár egy chipen belül az egyes részegységek között is felgyorsítható lenne segítségükkel az adatátvitel. Az optikai kommunikáció nagyságrendekkel gyorsabb mint a vezetékes, különböző hullámhosszúságú jelek alkalmazásával pedig egy adott optikai vezetéken több adatsáv is továbbítható egyidejűleg, így az elérhető sávszélesség költséghatékonyan sokszorozható.

Még évek kellenek

Egyelőre korai lenne megmondani, a szilíciumból és galliumnitridből álló chipek mikor kerülhetnek tömeggyártásba. Az egyik legfontosabb kihívás, hogy az eljárást alkalmassá tegyék arra, hogy a félvezetőiparban használt 200 vagy 300 milliméter átmérőjű szeleteken is alkalmazhatóvá váljon. Ez ugyan évekig is eltarthat, de Palacios szerint már vannak jó ötleteik.