Один из способов преодолеть естественные ограничения по размеру и повысить быстродействие микрочипов – использовать новые материалы для транзисторов. Группа разработчиков под руководством Томаса Палашеса (Tomas Palacios) обратила внимание, что, как правило, из транзисторов на микрочипе только 5–10% действительно производят вычисления и должны работать как можно быстрее.

Специалистам Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) удалось изготовить полупроводниковый чип, в котором кремниевые транзисторы находятся на одной пластине с транзисторами, сделанными из нитрида галлия (GaN), полупроводникового материала, имеющего лучшие частотные показатели, чем кремний.

Ученые предложили использовать в микросхеме два типа материалов: большая часть транзисторов выполняется из кремния, а для сверхбыстрых применяется нитрид галлия. Ранее предпринимались попытки выращивать слой высокопроизводительного полупроводника на поверхности кремниевого чипа. Гибридный чип был создан иным путем – слой нитрида галлия внедрялся в стандартный кремниевый субстрат. Таким образом удалось получить не только более быстрый чип, но и более эффективный (значительная часть транзисторов работает с относительно невысокой скоростью, и их энергопотребление меньше).

Вместо традиционного подхода, когда нитрид галлия выращивают на поверхности кремниевого чипа, исследователи «вставили» слой нитрид галлия в общую подложку. Как утверждается, для производства таких изделий подходит существующая технология, так что успех, достигнутый в лаборатории, может открыть дорогу к массовому производству. Правда, пока исследователи научились работать с пластинами размером около одного дюйма. Промышленность, как известно, оперирует пластинами большего диаметра, так что до передачи технологии в производство ей предстоит пройти определенный путь.

Новую технологию можно применить, например, для объединения лазеров и электронных компонентов на одной подложке. Другой областью применения являются потребительские электронные устройства с радиочастотными модулями, такие, как сотовые телефоны. В них, как правило, используется несколько микросхем, изготовленных из разных полупроводниковых материалов. По мнению разработчиков, технология позволит уменьшить количество отдельных микросхем, придав новый толчок микроминиатюризации.

Результаты исследованй были анонсированы в июне на конференции Device Research Conference и будут опубликованы в октябрьском номере журнала IEEE Electron Device Letters.