В MIT придумали бустер для CPU и GPU — крошечный дискретный GaN-транзистор «дайлет»

Мы едва успели привыкнуть к чиплетам — модульной компоновке процессоров и ускорителей, а учёные из США уже спешат сообщить об изобретении дайлетов (dielet) — ещё более крошечных полупроводниковых компонентов в чипах. Дайлеты станут своеобразными бустерами для чипов, повышая их силовые и частотные характеристики, недоступные обычному кремнию. По сути, это невероятно маленькие дискретные транзисторы из нитрида галлия, которые точечно устанавливаются на готовый чип.

Разработкой дайлетов занимались учёные под руководством специалистов из Массачусетского технологического института (MIT). Цель состояла в том, чтобы сэкономить на нитриде галлия (GaN) — втором по популярности после кремния полупроводнике. Однако он дорог, сложен для интеграции в КМОП-процесс, а его поставки контролирует Китай.

Лучший способ экономии — изготовить отдельные транзисторы из нитрида галлия и размещать их на кремниевых кристаллах лишь там, где это даст наибольший эффект. Дискретные транзисторы на интегральной схеме — идея настолько необычная, что даже интригующая. В MIT уверены: это позволит удешевить использование нитрида галлия, снизить тепловой бюджет чипа и обеспечить впечатляющий прирост как рабочих частот, так и энергетической эффективности.

Для реализации идеи был разработан инструментарий на базе 22-нм техпроцесса Intel. Во-первых, транзисторы были изготовлены максимально плотно на подложке из нитрида галлия. Размер каждого транзистора составил 240 × 410 мкм. Затем с помощью лазера транзисторы разрезали на отдельные элементы. Для монтажа на кристалл использовалась медь — в отличие от золота она позволяет сваривать детали при температуре ниже 400 °C, что обеспечивает щадящий режим для материалов будущего чипа.

В MIT также разработали инструмент для точного совмещения медных контактов на дискретных транзисторах с контактными площадками на чипе. Операция требует нанометровой точности. Устройство перемещает подложку с транзисторами над чипом, удерживая её вакуумом, и устанавливает транзисторы с помощью тепла и давления.

Поскольку в процессе использовалось стандартное оборудование Intel для выпуска 22-нм FinFET-транзисторов, в схему удалось добавить компенсационные конденсаторы, повышающие коэффициент усиления и стабильность работы. Тестовым образцом стал радиочастотный усилитель мощности площадью всего полквадратного миллиметра. Кремниевый чип с вкраплениями дайлетов продемонстрировал значительно лучшие характеристики по усилению сигнала, чем чисто кремниевые аналоги.

Учёные уверены, что это станет прорывом в области связи и силовой электроники. Однако технология пока ещё недостаточно зрелая для внедрения в коммерческие процессы.

©  3DNews