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IBM研究团队荣获2017年化合物半导体创新奖:开创InGaAs/SiGe CMOS技术

IBM苏黎世科学家荣获2017化合物半导体行业创新奖,表彰五年突破性研究:将高迁移率材料集成进硅CMOS,推动器件缩放至7nm以下。

跨移动手机、物联网、云基建全谱系,功耗与性能持续张力。IBM团队提出双支柱方案:缩放技术节点、采纳新型高迁移率材料。

获奖工作为首个演示:在硅(Si)衬底上利用300mm晶圆级制造、适配大规模生产的铟镓砷(InGaAs)/硅锗(SiGe)CMOS工艺。这种混合集成为数字电路超越7nm节点的功耗/性能权衡提供清晰路径。

借助选择性外延,团队在硅上直接制得功能反相器与高密6晶体管SRAM阵列——数字CMOS核心组件。项目首席科学家Dr. Lukas Czornomaz阐释:“此技术预期同功耗提性能25%,或维持性能前提下移动设备续航翻倍。”

近期VLSI技术会议披露,此首创成就建立在过去四年IEDM与VLSI研讨会一系列关键演示之上。核心挑战——同步实现高质量InGaAs晶体生长、绝缘体上高性能InGaAs场效应晶体管制造、与SiGe器件单晶圆集成——已攻克。

区别于早期路径,IBM方案在相关尺寸交付数字电路基础构件,标志可制造混合InGaAs/SiGe CMOS技术重大里程碑。方法依赖三大创新:高质量InGaAs-on-Insulator区域选择性生长、物理栅长(Lg)35nm高性能InGaAs finFET制造、面积约0.4µm2功能6晶体管SRAM单元加工。

超越数字逻辑,此技术为低成本射频与光子电路铺路,融合III-V材料与硅CMOS——下一代物联网器件的吸引人前景。

“虽仍有大量工作,但我们已证明设计可行且可制造,”Czornomaz博士说。

未来,团队将持续精进技术面向量产,探索其在集成射频通信与光子器件与硅CMOS协同应用。

研究获欧盟资助:协议No. 619325 (FP7-ICT-COMPOSE3)、No. 619326 (FP7-ICT-III-V-MOS)、No. 628523 (FP7-IEF-FACIT)。

纳米材料

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