Німецькі дослідники розробили метод, що дозволяє значно підвищити тактову частоту роботи комп'ютерних чіпів
Дослідники з Інституту Фердинанда Брауна (Ferdinand Braun Institut, FBH) у Берліні та дослідницького інституту Innovations for High Performance Microelectronics (IHP) у Франкфурті зуміли об'єднати дві технології виготовлення різних видів напівпровідників на одному кристалі чіпа. Комбінація кремнієвих напівпровідникових елементів і елементів з фосфіду індію дозволяє забезпечити роботу логічних мікросхем, в тому числі і мікропроцесорів, на терагерцовых тактових частотах. При цьому, для виробництва таких кристалів чіпів не потрібна корінна перебудова існуючих технологічних виробництв.
Нові високопродуктивні чіпи створені на основі нової гібридної напівпровідникової технології можуть стати основою систем, що вимагають величезної обчислювальної потужності, таких як суперкомп'ютерні системи, системи обробки візуальної інформації, медичних систем, технологій безпеки і нових надширокосмугових систем мобільного зв'язку.
"Наш ентузіазм підігрівало те, що, незважаючи на всі попередні спроби, нікому ще не вдавалося створити надійного "інтерфейсу" між двома абсолютно різними технологіями напівпровідників" - розповів Вольфганг Хайнріх (Wolfgang Heinrich), вчений з інституту FBH, який проводив ці дослідження разом з Берндом Тиллэком (Bernd Tillack), вченим з інституту IHP. - "Нам вдалося успішно поєднати обидва технологічних процесу в єдине ціле, притому ми зробили це настільки бездоганно, що створені напівпровідникові схеми працюють на таких тактових частотах, про які раніше тільки можна було мріяти".
Звичайні чіпи, виготовлені на кремнієвій технології CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), володіють одним істотним недоліком. Коли тактові частоти їх роботи починають наближатися до позначки 100 ГГц, поріг напруги пробою напівпровідників різко знижується, що накладає обмеження на робочу напругу чіпів і вихідну потужність сигналів. Для подолання цього обмеження команди інститутів IHP і FBH об'єднали стандартні кремнієві напівпровідникові ланцюга, виготовлені за технологією CMOS шарів фосфіду індію, в результаті чого вийшли складні багатошарові структури. Але фосфід індію зіграв роль своєрідного ізолятора, сильно підняв поріг напруги пробою, і це дозволило отримати високу потужність вихідних сигналів на високій тактовій частоті роботи чіпа.
Для того, що б змусити працювати гібридну напівпровідникову технологію дослідникам довелося вдатися до декільком технологічним прийомам. По-перше, їм довелося злити воєдино дві середовища програмного забезпечення комп'ютерного проектування, які враховують особливості кожної із складових частин гібридної технології. По-друге, дослідникам довелося забезпечити дуже високу точність виготовлення елементів напівпровідникових чіпів, які повинні були бути відтворені з точністю не менше 10 нм.
Оскільки в гібридній технології за основу була взята стандартна CMOS-технологія, то чіпи будуть виготовлятися на існуючому обладнанні, а витрати на їх виробництво будуть знаходитися на рівні витрат на виробництво звичайних кремнієвих чіпів, що визначають вартість сучасної електроніки. Наступними кроками, які мають намір зробити німецькі дослідники, буде пошук рішень, що дозволяє стабілізувати виробничий процес для отримання ще більшої точності виготовлення, і оптимізувати будову напівпровідникових компонентів, елементів і ланцюгів, роблячи їх придатними для нових технологічних виробничих процесів.