IBM открывает новую страницу в эволюции микрочипов

Исследователи из IBM представили новые данные, которые могут кардинально изменить производство полупроводников. На прошедшей в 2023 году конференции IEEE International Electron Device Meeting (IEDM) было объявлено, что изменение ориентации кристаллов кремния в транзисторах может удвоить скорость прохождения положительного заряда, хотя это немного замедляет движение отрицательного заряда.

Традиционно, для создания транзисторов используется кремний с ориентацией кристалла "001". Однако исследователи IBM предлагают перейти к ориентации "110", что соответствует вертикальному срезу кремниевого куба. Это изменение обусловлено тем, что "дырки" (положительно заряженные электронные вакансии), которые необходимы для работы CMOS-схем, перемещаются быстрее в плоскости 110, чем в 001.

Эксперименты с нанолистовыми транзисторами на кремниевых пластинах обеих ориентаций показали, что устройства на основе 110-ориентации превосходят своих аналогов с ориентацией 001, хотя влияние ориентации варьировалось в зависимости от толщины кремниевых нанолистов. Несмотря на некоторое ухудшение работы nFET-транзисторов на кремнии 110, исследователи уверены, что улучшение работы pFET-транзисторов компенсирует это.

Переход индустрии на использование кремния с ориентацией 110 не будет быстрым и потребует дополнительной разработки, как отмечает Наото Хоригучи , директор программы технологий CMOS устройств в Imec. IBM планирует минимизировать негативные эффекты новой ориентации на проводимость электронов и исследует применение кремния 110 в 3D-стекируемых нанолистовых транзисторах, называемых комплементарными FET (CFET). Эти устройства, которые могут появиться в течение следующих 10 лет, представляют собой стопку nFET и pFET, что позволяет уменьшить размер логических схем.