✔В MIT придумали бустер для CPU и GPU — крошечный дискретный GaN-транзистор «дайлет» - «Новости сети»

Мы едва успели привыкнуть к чиплетам — модульной компоновке процессоров и ускорителей, а учёные из США уже спешат сообщить об изобретении дайлетов (dielet) — ещё более крошечных полупроводниковых компонентов в чипах. Дайлеты станут своеобразными бустерами для чипов, повышая их силовые и частотные характеристики, недоступные обычному кремнию. По сути, это невероятно маленькие дискретные транзисторы из нитрида галлия, которые точечно устанавливаются на готовый чип.

Источник изображения: MIT

Разработкой дайлетов занимались учёные под руководством специалистов из Массачусетского технологического института (MIT). Цель состояла в том, чтобы сэкономить на нитриде галлия (GaN) — втором по популярности после кремния полупроводнике. Однако он дорог, сложен для интеграции в КМОП-процесс, а его поставки контролирует Китай.

Лучший способ экономии — изготовить отдельные транзисторы из нитрида галлия и размещать их на кремниевых кристаллах лишь там, где это даст наибольший эффект. Дискретные транзисторы на интегральной схеме — идея настолько необычная, что даже интригующая. В MIT уверены: это позволит удешевить использование нитрида галлия, снизить тепловой бюджет чипа и обеспечить впечатляющий прирост как рабочих частот, так и энергетической эффективности.

Для реализации идеи был разработан инструментарий на базе 22-нм техпроцесса Intel. Во-первых, транзисторы были изготовлены максимально плотно на подложке из нитрида галлия. Размер каждого транзистора составил 240 × 410 мкм. Затем с помощью лазера транзисторы разрезали на отдельные элементы. Для монтажа на кристалл использовалась медь — в отличие от золота она позволяет сваривать детали при температуре ниже 400 °C, что обеспечивает щадящий режим для материалов будущего чипа.

В MIT также разработали инструмент для точного совмещения медных контактов на дискретных транзисторах с контактными площадками на чипе. Операция требует нанометровой точности. Устройство перемещает подложку с транзисторами над чипом, удерживая её вакуумом, и устанавливает транзисторы с помощью тепла и давления.

Поскольку в процессе использовалось стандартное оборудование Intel для выпуска 22-нм FinFET-транзисторов, в схему удалось добавить компенсационные конденсаторы, повышающие коэффициент усиления и стабильность работы. Тестовым образцом стал радиочастотный усилитель мощности площадью всего полквадратного миллиметра. Кремниевый чип с вкраплениями дайлетов продемонстрировал значительно лучшие характеристики по усилению сигнала, чем чисто кремниевые аналоги.

Учёные уверены, что это станет прорывом в области связи и силовой электроники. Однако технология пока ещё недостаточно зрелая для внедрения в коммерческие процессы.