MIT demonstreert 22nm-InGaAs-transistors

Medewerkers van Microsystems Technology Laboratories hebben transistors gebouwd van indiumgalliumarsenide. Dat materiaal kan volgens de onderzoekers een alternatief vormen voor siliciumtransistors: de testtransistors werden op 22nm geproduceerd.

De 22nm-transistors vormen 's werelds kleinste niet-silicium transistors, volgens het team van Microsystems Technology Laboratories, een onderdeel van het Massachusetts Institute of Technology. De eerste testexemplaren van de mosfets, het meestgebruikte type transistors, werden van indiumgalliumarsenide en molybdeen gemaakt. Volgens een van de ontwikkelaars, Jesús del Alamo, zou indiumgalliumarsenide een beter materiaal voor kleinere transistors zijn dan siliciumoxide: de elektrische eigenschappen zouden hogere schakelstromen en dito snelheden mogelijk maken.

De prototypen werden gemaakt volgens een aangepast 22nm-procedé, waarbij een kristallijne vorm van indiumgalliumarsenide werd geproduceerd door de individuele elementen als gas bij elkaar te brengen. Daarop werd molybdeen aangebracht dat als source- en drain-elektrodes dienst doet. Ten slotte werd via electron beam-lithografie een gate geëetst die wederom van molybdeen gemaakt wordt.

Via dit proces waren de onderzoekers in staat 22nm-transistors te maken, maar ze denken tot kleiner dan 10nm te kunnen komen. Eerst moet echter de prestatie opgekrikt worden: door interne weerstanden te verlagen zou de snelheid verhoogd kunnen worden. Wanneer de transistortechniek klaar zou zijn voor commercieel gebruik, laten de onderzoekers in het midden.

Reacties (12)

[DeBierVampier]

Ik kan me herinneren dat een van deze grondstoffen ofwel zwaar giftig is, of uitermate zeldzaam. Kan iemand dit bevestigen?

[Andreazzz]

Arseen heeft een MAC waarde van 0,03mg/m^3 lucht, aldus BINAS. Koolstofmooxide een van 29, en dat is al zeer giftig
MAC=Maximaal Aanvaardbare Concentratie
Van gallium is geen giftigheid bekend, indium heeft een MAC van 0,47mg/m^3.
Zeldzaamheid: Indium schijnt 3 keer meer voor te komen dan zilver, helaas is ongeveer 95% van het beschikbare indium de radio-actieve isotoop, die een halveringstijd (tijd voordat het de helft minder radioactief is) heeft van een paar miljard miljard jaar
Een Amerikaanse geologische instelling schat dat er 1 miljoen ton Gallium is op de wereld, naar mijn mening niet bijster veel als je daar processors van wilt gaan bakken (en beeldschermen!)
Arseen is een niet-metaal en zou vrijwel overal in de grond voorkomen, verder kan ik er eigenlijk zo snel niets over vinden.

[Reactie gewijzigd door Andreazzz op 23 juli 2024 03:42]

[robvanwijk]

helaas is ongeveer 95% van het beschikbare indium de radio-actieve isotoop, die een halveringstijd (tijd voordat het de helft minder radioactief is) heeft van een paar miljard miljard jaar

Lange halfwaardetijd betekent lage radioactiviteit. Zoek voor de gein ook even de halfwaardetijd van koolstof-13 op anders, dat komt ook "veel" voor en is helemaal geen probleem. Bovendien, vergeet niet dat er misschien een paar honderd gram (??) indium atomen in een CPU zitten, dat verkleint het probleem nog veel verder. Nee, radioactiviteit zal echt geen probleem worden. In elk geval niet voor de gebruiker; misschien moet iemand voor de zekerheid nog even kijken of we massaal over moeten op ECC-geheugen omdat de BER groter wordt...!?

[teamacc]

Bij mijn weten had IBM een hele tijd geleden problemen met radioactiviteit: het zou geheugenbitjes (op een veel grover procede) om kunnen flippen en zo de opgeslagen data corrupt kunnen maken.

Indien dit inderdaad een issue is, is het radioactieve isotoop onbruikbaar.

[Durandal]

Dat is niet anders dan op je huidige magnetische harddisk.
Kwestie van detectie en correctie.

[Blubber]

Arsenide is een ion van arseen en dat is zwaar giftig.

https://nl.wikipedia.org/wiki/Arseen

[boner]

GaAs transistoren zijn al jaren de technologie van de toekomst. En dat zal altijd zo blijven.

Dat was een veel gehoorde uitspraak. benieuwd of dit hier ook geldt

[elleP]

Ik verwacht bij dit soort materialen dezelfde problemen als bij GaAs, namelijk het maken van voldoende groot kristallijn vlak.
Een lokale concentratie van een van de twee/drie elementen in het kristal heeft hetzelfde effect als een vreemd atoom in silicium, namelijk een lokale onderbreking in het kristalrooster. Dit is funest voor de halfgeleider eigenschappen.
Bij silicium kan je echter net zo lang zuiveren tot alle vreemde atomen er uit zijn, terwijl bij GaAs en naar ik vermoed ook bij InGaAs de "verontreinigingen" onderdeel zijn van het materiaal en het "er uit halen" dus geen optie is.

[Reactie gewijzigd door elleP op 23 juli 2024 03:42]

[Istrilyin]

Ben ik niet helemaal zeker van. In PNP en NPN transistoren heb je ook roosters van silicium (of germanium) met kleine hoeveelheden van de elementen erboven en eronder erbij, en dat betekent niet dat het hele rooster meteen aan gort ligt.

Nou ja, misschien is het bij GaAs wel anders, misschien dat er op de planeet een paar mensen rondlopen die het allemaal weten. En dan hun mond erover houden vanwege concurrentie die meeluistert... Ik wacht af.

[Verwijderd]

Even voor de duidelijkheid, een transistor in een chip werkt wel volgens een ander principe dan een PNP transistor.

@elleP Een locale ophoping van Indium is geen inert onderdeel van het systeem. Dit zou een heel andere roosterafstand hebben en zou energetisch dus niet echt voordelig zijn in een InGaAs rooster.

Het probleem met InGaAs en GaAs zit hem vooral in het feit dat er weinig ervaring is met de proces-stappen die er nodig zijn om hier heel kleine elementen mee te maken. Dit omdat het tot nu toe voornamelijk in de photonica werd gebruikt waar de elementen veel groter zijn.

[Qua Salébra]

Tja, theoretisch wel interessant

Jammer alleen dat de wereldleider op processorgebied zonder problemen op 22nm produceert en volgend jaar op 14nm de opvolger van Ivy Bridge gaat uitbrengen met standaard silicium (wel 3d voor signaalsterkte).

Daarnaast komt in Intel volgens planning (zal dus wel later worden) in 2015 met 10nm. Veel problemen zijn er tot dit moment nog niet echt met de huidige technieken.

Het onderzoek zou werkelijk interessant zijn geweest als er op 22nm met veel lagere spanning (lees verbruik) gewerkt zou kunnen worden. Helaas is er alleen theorie beschikbaar en geen bruikbare oplossing.

Daarnaast wordt de conclusie getrokken dat indiumgalliumarsenide (jikes) kleinere transistors mogelijk maakt in vergelijking tot siliciumoxide. Het is de onderzoekers echter niet gelukt om dit met werkende transistors van bijvoorbeeld <10nm aan te tonen.

Als laatste is het gebruik van zeldzame stoffen (uit welk derde wereld land zullen we die halen) en het gebruik van giftige stoffen (in gasvorm, leuk voor de assemblagelijn) toch niet echt een bijzonder goed plan.

[looyenss]

Lol, noem me een idioot, maar ik dacht dat ik het assassin's creed symbol zag, in ieder geval: de helft.