Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали инновационный метод, который позволяет объединить высокоскоростные транзисторы на основе нитрида галлия (GaN) с традиционными кремниевыми CMOS-чипами. Новая технология может радикально повысить производительность электроники, от мобильных устройств до квантовых систем, оставаясь при этом совместимой с существующими производственными линиями и доступной по стоимости.
Почему GaN?
Нитрид галлия обладает рядом уникальных свойств, таких как высокая скорость переключения, устойчивость к высоким температурам и высокая энергоэффективность. Он уже применяется в системах радиолокации, светодиодах и силовой электронике. Однако его высокая стоимость и сложность интеграции с кремнием ограничивали его массовое внедрение.
Революционный подход к интеграции
Команда из MIT и партнерских институтов предложила новый производственный процесс, включающий:
- формирование плотного массива миниатюрных GaN-транзисторов (размером 240×410 микрон);
- их вырезание с помощью лазера;
- размещение на поверхности стандартного кремниевого чипа;
- соединение транзисторов с помощью низкотемпературной (до 400°C) медно-медной сварки.
Такой подход позволяет:
- минимизировать расход дорогостоящего материала GaN;
- избежать использования золота и высокотемпературных процессов;
- обеспечить компактность, масштабируемость и термостабильность.
Исследователи продемонстрировали технологию на примере усилителя мощности — ключевого компонента радиочастотных систем в смартфонах. Новый чип занял менее 0,5 мм², обеспечил более высокую выходную мощность и КПД по сравнению с кремниевыми аналогами. Это может привести к:
- улучшению качества связи;
- увеличению времени автономной работы устройств;
- расширению возможностей подключения.
Совместимость и потенциал
Процесс интеграции был протестирован на кремниевой платформе Intel 16 (22-нм FinFET), что позволило включить дополнительные элементы (например, подавляющие конденсаторы), улучшающие характеристики схемы.
В будущем технология может быть использована в квантовых вычислениях — благодаря тому, что GaN ведет себя лучше при низких температурах, чем кремний.
Источник: https://news.mit.edu/2025/new-3d-chips-could-make-electronics-faster-and-more-energy-efficient-0618
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
