MIT (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü) liderliğindeki bir grup, galyum nitrat (GaN) transistörlerini direkt silikon çiplere entegre eden düşük maliyetli ve ölçeklenebilir bir yöntem geliştirdi. Bu prosedür, GaN teknolojisinin önündeki maliyet ve üretim mahzurlarını aşmak ismine kilometre taşı niteliğinde olabilir. MIT, GaN transistörleri silikon çiplere entegre etti
Kaçıranlar için GaN, yüksek frekanslı sinyaller, güç yükselticiler ve data merkezi uygulamaları için kritik bir yarı iletken pozisyonunda. Lakin GaN tabanlı transistörleri mevcut CMOS yongalara eklemek için tüm GaN levhasını altın orta katmanlarla 600 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda silikona yapıştırmak gerekiyor; bu yol hem materyal israfı yaratıyor hem de termal tansiyon yüzünden verimi düşürüyor. Yeni formül ise bu sıkıntıları ortadan kaldırabilir.
Yeni çalışma, her GaN transistörüne eklenen bakır sütunların, silikon çip üzerindeki bakır yapılarla 400°C’nin altındaki sıcaklıklarda kenetlenmesini sağlıyor. Altın yerine kullanılan bakır, sadece maliyeti düşürmekle kalmıyor, birebir vakitte daha yüksek elektrik iletkenliği sağlıyor. Üstelik bu sıcaklık düzeyi, hassas yarı iletkenlerin ziyan görmemesi açısından epeyce kritik.
Termal sıkıntılar ortadan kalkıyor
Araştırma takımı, geliştirdikleri yeni sistemle üretilen hibrit çipleri kullanarak bir güç amplifikatörü tasarladı. Bu amplifikatör, bant genişliği ve sinyal gücü bakımından klâsik silikon tabanlı muadillerini geride bıraktı. Kompakt tasarım, ısınma sıkıntılarını da değerli ölçüde azaltıyor.
Uzmanlara nazaran bu teknoloji, sadece data merkezleri ve kablosuz bağlantı alanlarında değil; gelecekte kuantum bilgisayarlar gibi çok daha hassas uygulamalarda da kullanılabilecek potansiyele sahip. GaN’ın düşük sıcaklıklardaki kararlı performansı, bilhassa bu alanda silikonun önüne geçmesini sağlayabilir. Çalışmanın yürütücülerinden MIT doktora öğrencisi Pradyot Yadav, maksatlarının GaN ve silikonun en uygun istikametlerini bir ortaya getirirken, üretim ölçeklenebilirliğini ve maliyet verimliliğini korumak olduğunu söyledi. Şu an için yeni proje, ABD Savunma Bakanlığı ve Yarı İletken Araştırma Kurumu tarafından finanse ediliyor. Grubun bir sonraki maksadı, birebir tekniği kullanarak yüzlerce transistörlü prototip yongalar ve milimetrik-dalga güç modülleri üretmek; böylelikle seri üretim çizgisine geçişin teknik fizibilitesi kanıtlanmış olacak.
