Технология SOI позволяет интегрировать на одной подложке транзисторы двух разных типов

В корпорации IBM разработали способ размещения кремниевых транзисторов двух разных типов на одной подложке, что, как ожидается, позволит увеличить производительность микросхем, используемых в коммуникационном оборудовании.

С середины 80-х в подавляющем большинстве промышленно выпускаемых микросхем использовались КМОП-транзисторы. Однако, как напоминает директор IBM Research по разработкам в области кремниевых технологий Джавам Шахиди, на более ранних этапах развития компьютерной отрасли в микросхемах часто применялись называемые биполярные транзисторы.

Биполярные транзисторы хорошо подходят для усиления слабых сигналов, в том числе — при высоком уровне фонового шума. По этой причине они по-прежнему используются в микросхемах для коммуникационного оборудования, хотя и в небольших количествах, поскольку, во-первых, потребляют слишком много энергии и, во-вторых, их производство обходится очень дорого.

Транзисторы КМОП в производстве дешевле, и именно на их долю приходится основная вычислительная нагрузка в коммуникационных микросхемах. По словам Шахиди, поставив перед собой цель улучшить производительность этих устройств, в IBM нашли способ интегрировать биполярные транзисторы на подложках, выполненных с применением технологии SOI (кремний на изоляторе). Напомним, что эту технологию IBM уже довольно широко применяет при изготовлении микросхем, а компания AMD использует ее в новых 64-разрядных процессорах Opteron и Athlon 64.

На пластины SOI наносится тонкий слой оксида, играющего роль изолятора и предотвращающего утечку энергии, что помогает увеличить производительность транзисторов КМОП. Однако биполярные транзисторы требуют более толстой основы, чем это необходимо для транзисторов КМОП, в силу чего их весьма неудобно устанавливать на пластины SOI.

По словам Шахиди, сейчас специалисты IBM разрабатывают методы монтажа биполярных транзисторов на тонких пластинах SOI в исследовательских лабораториях. В компании планируют реализовать данную технологию в коммерческих продуктах в течение ближайших пяти лет.

В IBM разработали метод размещения биполярных транзисторов на SOI-пластинах, выполненных с применением кремний-германиевой технологии (SiGe). Если на пластину подается низкое или нулевое напряжение маршрут движения электронов от эмиттера к коллектору имеет большую протяженность (розовая стрелка). При подаче на пластину высокого положительного напряжения контакт коллектора, по словам представителей IBM, «виртуально расширяется, занимая площадь SOI-слоя под эмиттером», что уменьшает протяженность маршрута движения электронов (зеленая стрелка). Тем самым обеспечивается возможность использовать такие микросхемы в высокоскоростных вычислительных устройствах

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями