Είναι η προηγμένη εκδοχή των κλασικών ημιαγωγών, χάρισε ένα Νομπέλ Φυσικής το 2014 στους δημιουργούς των μπλε LED, είναι λειτουργικό σε υψηλές θερμοκρασίες και σύμφωνα με πολλούς το μέλλον των ηλεκτρονικών: είναι το νιτρίδιο του γαλλίου και βρίσκεται στο επίκεντρο της Ηλεκτρονικής εδώ και δεκαετίες.
Ερευνητικές ομάδες παγκοσμίως εργάζονται συστηματικά, ψάχνοντας τρόπους να εντάξουν το πολλά υποσχόμενο υλικό (με τον χημικό συμβολισμό GaN) στα «σκληρά μέρη» (hardware) των υπολογιστών ή σε άλλα ηλεκτρονικά συστήματα.
Αντιμετωπίζουν, ωστόσο, μια συνήθη δυσκολία. Παρά την υπεροχή του, το GaN είναι ένα πολύ ακριβό υλικό ώστε να περάσει στη μαζική παραγωγή, κάτι που δεν ισχύει για τα υλικά πυριτίου, τα οποία χρησιμοποιούνται κατά κόρον.
Ενας τρόπος για να υπερπηδηθεί το εμπόδιο του κόστους, είναι η αξιοποίηση μικρής μόνο ποσότητάς του σε συνδυασμό με κλασικούς ημιαγωγούς πυριτίου. Το GaN θα πρέπει να είναι αρκετό, ώστε να παρέχει τις επιθυμητές προηγμένες ιδιότητές του, χωρίς όμως να αυξάνει σημαντικά το κόστος των ηλεκτρονικών.
Ακριβώς αυτό επιτεύχθηκε πρόσφατα από επιστήμονες του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ). Η ομάδα του ΜΙΤ παρουσίασε μια βιώσιμη πρακτική για την κατασκευή τρισδιάστατων (3D) πυριτικών τσιπ, τα οποία περιέχουν επαρκή ποσότητα του GaN ώστε να βελτιωθεί σημαντικά η λειτουργία τους.
Νιτρίδιο του γαλλίου (GaN) ενσωματώνεται σε CMOS για τη δημιουργία καινοτόμων 3D τσιπ. ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ:Pradyot Yadav, Τεχνολογικό Ινστιτούτο Μασαχουσέτης
Μικροσκοπικά GaN σε πυριτικά τσιπ
Παρόλο που οι συμβατικοί ημιαγωγοί μειώνουν σημαντικά το κόστος παραγωγής, ο ρόλος τους δεν εξαντλείται εκεί. Ενα βασικό γνώρισμα των ηλεκτρονικών που βασίζονται στο GaN είναι ότι αποδίδουν καλύτερα όταν συνδυάζονται με ψηφιακά κυκλώματα από πυρίτιο, γνωστά στον χώρο της τεχνολογίας ως CMOS.
Αυτό είναι κάτι που γνωρίζουν καλά οι ειδικοί του πεδίου, οι οποίοι εντείνουν τις προσπάθειές τους για την ανάπτυξη βιώσιμων τεχνικών που θα επιτρέπουν τη συνδυαστική χρήση GaN και πυριτικών υλικών.
Στο ίδιο πνεύμα, οι ερευνητές του ΜΙΤ κατασκεύασαν μικροσκοπικά τρανζίστορ από GaN, τα οποία τοποθέτησαν πάνω σε κλασικά τσιπ πυριτίου. Η νέα μέθοδος περιελάμβανε την κατασκευή πλήθους μικρών τρανζίστορ GaN σε μια ενιαία επιφάνεια, τα οποία στη συνέχεια διαχωρίστηκαν.
Τα μικροσκοπικά τρανζίστορ συγκολλήθηκαν επιτυχώς σε χαμηλή θερμοκρασία στην επιφάνεια μεγαλύτερων πυριτικών τσιπ, με την καινούργια μέθοδο να προσφέρει μια πιο απλή και οικονομική λύση για το σύνθετο στάδιο της ένωσης των ετερογενών υλικών. Ο απαιτούμενος για τη συγκόλληση ακριβός χρυσός αντικαθίσταται δε από τον φθηνότερο χαλκό.
Τι υπόσχεται η νέα τεχνολογία
Τα νέα «υβριδικά» τσιπ διαθέτουν τρισδιάστατη (3D) δομή, μέσω της οποίας εξοικονομούνται χρόνος και ενέργεια, ενώ περιέχουν τα μικρότερα λειτουργικά τρανζίστορ GaN που έχουν καταγραφεί έως σήμερα.
Τα τσιπ έχουν ήδη εφαρμοστεί επιτυχώς σε ενισχυτές για κινητά τηλέφωνα, προσφέροντας υψηλότερη απόδοση και καθαρότερο σήμα σε σύγκριση με τους συμβατικούς ενισχυτές από πυρίτιο. Αυτό σημαίνει ότι οι χρήστες μπορούν να περιμένουν στο μέλλον κλήσεις χωρίς παρεμβολές, ταχύτερη και πιο αξιόπιστη σύνδεση, καθώς και βελτιωμένη διάρκεια ζωής της μπαταρίας των συσκευών τους.
Η νέα τεχνολογία θέτει τις βάσεις για μια νέα γενιά ηλεκτρονικών συσκευών υψηλών επιδόσεων (από τα έξυπνα κινητά έως τους κβαντικούς υπολογιστές και τα μελλοντικά δίκτυα 6G), όπου η ταχύτητα και η ενεργειακή απόδοση είναι κρίσιμες.
Παράλληλα, οι ειδικοί επισημαίνουν πως η νέα μέθοδος παραγωγής είναι πλήρως συμβατή με τις υπάρχουσες τεχνολογίες κατασκευής τσιπ ώστε να διευκολυνθεί η εύκολη υιοθέτησή της στη μαζική παραγωγή.
Πηγή: tovima.gr