Les chercheurs IBM remportent le prix de l'innovation pour la recherche sur les semi-conducteurs

Les scientifiques d'IBM ont reçu le prix 2017 de l'innovation de l'industrie des semi-conducteurs composés. Cette distinction est l'aboutissement de cinq années de recherche menée par l'équipe IBM basée à Zurich, qui se concentre sur l'utilisation de matériaux à haute mobilité dans la technologie CMOS en silicium à une échelle inférieure à 7 nm (nm).

Considérez la chaîne technologique des appareils mobiles à l'Internet des objets en passant par le cloud et tout le reste. Il existe un énorme compromis entre la puissance et les performances, ce qui entraîne une réduction de la durée de vie de la batterie et des défis énergétiques. Les scientifiques d'IBM pensent qu'ils ont peut-être les réponses, qui peuvent être résumées en trois mots : mise à l'échelle et de nouveaux matériaux.

Le couronnement de l'équipe IBM gagnante a été sa première démonstration d'une technologie CMOS à l'arséniure de gallium et à l'indium (InGaAs)/silicium-germanium (SiGe) sur substrat de silicium (Si) en utilisant des procédés adaptés à la fabrication en grand volume sur des plaquettes de 300 mm. L'intégration hybride InGaAs/SiGe est l'une des principales voies à suivre pour permettre l'amélioration des métriques de compromis puissance/performance pour les technologies numériques au-delà du nœud 7 nm. Basée sur l'épitaxie sélective, leur approche a produit des inverseurs fonctionnels et des matrices denses de 6T-SRAM, les blocs de base des circuits CMOS numériques.

Le Dr Lukas Czornomaz, l'un des principaux scientifiques concentrés sur cette recherche chez IBM, a déclaré :« Cette nouvelle technologie devrait permettre des performances supérieures de 25 % avec la même consommation d'énergie, ou de doubler la durée de vie de la batterie des appareils mobiles tout en maintenant leurs performances. ”

Rejoignez @LCzornomaz à @CS_Conference il présente la technologie Hybrid IIIV/SiGe pour CMOS au-delà de https://t.co/iUiqSDPqJr pic.twitter.com/G2e0fOTDid

— IBM Research (@IBMResearch) 25 février 2016

Ce travail – une première en son genre – a été dévoilé lors de la dernière conférence VLSI Technology. Il conclut une série de démonstrations clés pour InGaAs/SiGe CMOS rapportées dans de multiples contributions et faits saillants au cours des quatre dernières années lors des réunions IEDM et des symposiums technologiques VLSI. Depuis de nombreuses années le goulot d'étranglement technologique est de démontrer une voie qui permette simultanément la croissance de cristaux InGaAs de haute qualité, la fabrication de transistors à effet de champ InGaAs haute performance « sur isolant » et leur co-traitement avec des dispositifs SiGe le tout sur un substrat de silicium .

Bien que quelques approches aient été proposées, le travail gagnant de l'équipe d'IBM est le seul qui rapporte les blocs de construction de base des circuits numériques aux dimensions pertinentes et franchit une étape majeure vers une technologie hybride InGaAs/SiGe CMOS manufacturable. Il est basé sur trois caractéristiques clés dans une seule technologie :la croissance sélective de régions InGaAs-sur-isolant de haute qualité, la fabrication de finFET InGaAs avec une longueur de grille physique Lg =35 nm avec de bonnes caractéristiques de dispositif et le traitement de 6T- fonctionnels. Cellules SRAM avec une surface de cellule ≈0.4µm2.

Il met clairement en évidence le potentiel des travaux proposés en tant que méthode de choix pour co-intégrer les MOSFET InGaA et SiGe pour la technologie CMOS avancée. Il ouvre également la porte à de futurs circuits RF ou photoniques à faible coût basés sur des technologies hybrides similaires au silicium III-V.

« Bien qu'il reste encore beaucoup de travail à faire, nous avons démontré que notre conception fonctionne et qu'elle est manufacturable », a déclaré le Dr Czornomaz.

Il n'est pas étonnant que l'équipe ait remporté le prix tant convoité.

À l'avenir, l'équipe continuera à soutenir le développement de cette technologie vers la fabrication et à explorer son application à la communication RF intégrée et aux dispositifs photoniques intégrés avec Si CMOS pour les futures technologies de l'Internet des objets.

Ce travail a reçu un financement de l'Union européenne dans le cadre des accords de subvention n° 619325 (FP7-ICT-COMPOSE3), n° 619326 (FP7-ICT-III-V-MOS) et n° 628523 (FP7-IEF-FACIT).