Учени от MIT създадоха бустер за CPU и GPU – миниатюрен дискретен GaN-транзистор

Едва успяхме да свикнем с чиплетите, а учени от САЩ вече бързат да обявят изобретяването на дилетите (dielets) – още по-миниатюрни полупроводникови компоненти в чиповете. Дилетите ще се превърнат в своеобразни ускорители за чиповете, повишавайки техните мощностни и честотни характеристики.

По същество те представляват невероятно малки дискретни транзистори от галиев нитрид (GaN), които се поставят върху готовия чип.

Дилетите са разработени от учени, ръководени от специалисти от Масачузетския технологичен институт (MIT). Целта е била да се спестят средства от галиевия нитрид (GaN) – вторият по популярност полупроводник след силиция. Той обаче е скъп, трудно се интегрира в CMOS процес, а доставките му се контролират от Китай.

Най-добрият начин да се спестят пари е да се направят отделни транзистори от галиев нитрид и да се поставят върху силициеви чипове само там, където ще има най-голям ефект. Дискретните транзистори върху интегрална схема са идея, която е толкова необичайна, че дори е интригуваща. В MIT са уверени: тя ще намали разходите за използване на галиев нитрид, ще намали топлинния бюджет на чипа и ще осигури впечатляващо увеличение както на работните честоти, така и на енергийната ефективност.

За реализацията на идеята е разработен набор от инструменти, базиран на 22 nm процес на Intel. На първо място, транзисторите бяха произведени възможно най-плътно върху подложка от галиев нитрид. Размерът на всеки транзистор е 240 × 410 µm. След това транзисторите бяха нарязани на отделни елементи с помощта на лазер. За монтажа върху чипа е използвана мед – за разлика от златото тя позволява заваряване на частите при температури под 400°C, което осигурява щадящ режим за материалите на бъдещия чип.

MIT е разработил и инструмент за прецизно подравняване на медните контакти на дискретните транзистори с контактните подложки на чипа. Операцията изисква прецизност от нанометри. Устройството премества подложка с транзистори върху чипа, поддържана от вакуум и поставя транзисторите с помощта на топлина и налягане.

Тъй като в процеса е използвано стандартното оборудване на Intel за производство на 22 nm FinFET транзистори, беше възможно да се добавят компенсационни кондензатори за подобряване на усилването и стабилността. Тестовият образец е радиочестотен усилвател с площ само половин квадратен милиметър. Силициевият чип с дилети демонстрира значително по-добри характеристики на усилване на сигнала от аналозите от чист силиций.

Учените са убедени, че това ще бъде пробив в комуникациите и силовата електроника. Въпреки това технологията все още не е достатъчно зряла, за да бъде внедрена в търговски процеси.