Откриена можност за поевтино производство на микрочипови

Во Лабораторијата за микро и нано електроника (MiNEL) на загрепскиот Факултет за електротехника и компјутери (FER) велат дека го имаат најбрзиот чист силициумов биполарен транзистор на светот. Хрватскиот тим на истражувачи укажува на можноста трошоците за производство на овие кола, или чипови, да бидат значително пониски. Во услови на недостиг и се’ поскапи полупроводници и електронски компоненти врз основа на кои денес технолошки се врти светот, звучи спектакуларно.

Најбрза мрежа, најбрз пренос на податоци, најбрз чип, најбрз… Вестите за достигнувањата со кои телекомите  и разните ИТ компании ги мамат клиентите да им „ги остават своите пари“ што е можно побрзо, се менуваат со брзина на светлината. Научниците и истражувачите од Лабораторијата за микро и нано електроника (MiNEL) на загрепскиот Факултет за електротехника и компјутери (FER), од друга страна, скромно, ако воопшто, го прославија својот успех: го развија најбрзиот транзистор во светот, како што пишува хрватски Poslovni dnevnik.

Со предупредување за  да се избегне и најмал сензационализам велат: Го имаме најбрзиот чист силициумов  биполарен транзистор. Глобално. Станува збор за, објаснува првиот човек на MiNEL проф. д-р Томислав Сулигој,  биполарен транзистор со хоризонтален тек на струјата (анг. Horizontal Current Bipolar Transistor – HCBT), каков што се користи денес во пософистицирани  аналогни склопови, за оптички и безжични комуникации, извори на напојувања, оперативни засилувачи, двигатели на дискови и екрани, итн.

Тимот кој работеше на проектот – Марко Коричиќ, Јосип Жилак, Жељко Осречки и Филип Богдановиќ укажува на можноста трошоците за производство на овие кола, или чипови, да бидат значително пониски. Во услови на недостиг и се’ поскапи полупроводници и електронски компоненти врз основа на кои денес технолошки се врти светот, звучи спектакуларно. Сулигој мирно објаснува за што се работи:

„HCBT во моментов се имплементира во чист силициум, што подразбира поедноставен производствен процес, односно поевтина технологија. Има фреквенција на единечно струјно засилување од 51 GHz (гигахерци), максимална фреквенција на осцилација од 61 GHz со пробивен напон (колектор-емитер) од 3,4 V (волти)”, вели тој. Самиот транзистор е, инаку, прилично мал – со големина од 1 микрометар (μm), со активен дел од 50 нанометри (nm).

Хоризонтален, наместо вертикален проток на струја

Ваквите транзистори се составени од колектори, бази и емитери – колекторот и основата се во силициумовата  подлога, а во HCBT основата е од страната на силициумовиот  брег. Идејата на експертите на MiNEL била на таа страна да се сложи оптимален профил на примеси во внатрешното подрачје на транзисторот, каков што не е виден досега. Благодарение на ова, струјата низ транзисторот не тече вертикално, туку хоризонтално.

„Концептот на хоризонтален проток на струја значи дека со поединечните транзисторски подрачја  може полесно да се манипулира. Колата на различни напони на ист чип даваат дополнителна флексибилност на технологијата и овозможуваат додатна оптимизација на колата или реализација на кола со различни функции во иста технологија.

Тоа би можело да значи дека некој електронски систем што се реализира денес со различни чипови би можел да се направи на еден и со тоа да ги намали трошоците на целиот систем и да ги подобри неговите перформанси“, објаснува професорот.

Во HCBT, напомнува тој, може да се реализираат сите кола како и во останатите силициумови биполарни технологии, но со пониска цена на производството, поголема можност за интеграција со други функции, потенцијално подобра ефикасност или помала потрошувачка.

Кога зборуваме за транзистори и полупроводници, нивната главна примена е во ИТ индустријата, односно производството на кола  за компјутери и сите останати електронски уреди.

„Во моментов, главно сме фокусирани на дизајнирање кола за радиофреквенција за употреба во комуникациски уреди како што се мобилни телефони, базни станици, далечински управувачи и уреди за навигација кои можат да ја користат брзината на HCBT, но нивниот пазарен потенцијал е многу голем“, велат од МiNEL. Но, тие признаваат дека е тешко да се предвиди каде би билe најсоодветни, со оглед на сите технички и економски аспекти.

Може да се додаде – и политички, имајќи предвид дека некои членки, вклучително и самата ЕУ, станаа свесни за потребата да се развијат технологии за полупроводници во сопствениот двор, со што би започнало локално производство. MiNEL ја заштити иновацијата со повеќе од 20 патенти, дали веруваат дека има моќ да се комерцијализира во Хрватска?

Можности за комерцијализација

„За производство на HCBT, треба да се имплементира развиен технолошки процес во многу сложена и скапа производна линија на полупроводнички компоненти, која најчесто се базира на CMOS процесот. Таква производна линија или фабрика во Хрватска нема, единствен начин би бил да се изгради. Колку и да изгледа примамливо, тоа е многу тешко да се постигне на краток рок, не само поради многу високата цена, туку и поради познавањето на технологијата, односно постоењето на критичко знаење и целокупното опкружување за такво софистицирано производство.“, порачува Сулигој.

Меѓутоа, покрај технологијата, постојат голем број придружни активности во синџирот за развој на чипови кои се подеднакво важни за финалниот производ (дизајн на нови елементи и склопови, развој на нивните компјутерски модели, анализа на резултатите, пакување на чипови, комплицирани мерења и тестирања…).

„Се надеваме дека Хрватска ќе се  вклучи во подобрување и развој на европската технологија за полупроводници во една од овие активности, за која не е неопходно да се има технологија, туку самото процесирање може да се врши на друго место“, вели Сулигој.

Затоа, и за него е поизвесно дека странски компании ќе бидат привлечени од  загрепскиот  HCBT, а овие играчи не се „полесни“ од неколку десетини милијарди долари.

„Пореално е да ја имплементираме и евентуално да ја лиценцираме нашата технологија во некоја постоечка фабрика  за полупроводнички компоненти. Оваа постапка е многу тешка и комплицирана, се однесува на најчувствителниот дел на секој производител, а тоа е технологијата на самите транзистори. Развојот на ваквите процеси се планира со години однапред и на компаниите им е тешко да се одлучат за технологија врз основа на значително поинаков концепт, кој покрај предностите неминовно носи и дополнителен ризик. Има интензивни контакти со различни компании, но потребни се многу други фактори покрај презентацијата на иновативна технологија, од доверливост и контрола на технолошкиот процес во обем на масовно производство до интелектуална сопственост, истражување на пазарот и останато што не е наша примарна експертиза , заклучува раководителот на лабораторијата за микро и нано електроника на Загрепскиот електротехнички факултет,  Томислав Сулигој.

Соработка со ЦЕРН

„Во соработка со ЦЕРН (CERN, Европската организација за нуклеарни истражувања со седиште во Швајцарија, н.з.), работиме на многу чувствителни и прецизни детектори за честички, на оптимизирањето на структурата на полупроводничките детектори и проектирањето кола за читање сигнали од овие детектори, кои мора да бидат многу чувствителни, брзи и прецизни, но и отпорни на зрачење за време на судирите на честичките при брзини многу блиски до брзината на светлината во детекторите на CERN.  Работиме и на силициумови  детектори со слој од аморфен бор, кои покажуваат рекордна чувствителност на ултравиолетово зрачење и електрони со ниска енергија, а се атрактивни за употреба во различни индустриски и физички инструменти“, велат хрватските научници.

Тие, исто така, се занимаваат и со моделирање и симулации на понови полупроводнички материјали и елементи како што се транзистори со висока мобилност на електроните врз база  на галиум-нитрид или MOS транзистори базирани на галиум – арсенид.

Дел од групата работи и на моделирање на својствата на дводимензионалните материјали – графен, фосфорен и слично.