科技前沿

新型晶體管將量子隧道學商業化

  

       据EEtimes India報道,英國初創公司Search For NextSFN)計劃推出一個叫做Bizen的晶體管,以取代在市場上使用了長達數十年的CMOS晶體管。而他們推出的這個方案設計也獲得了英國政府170萬英鎊的激勵。這筆獎金將會用于新工藝的進一步發展。

 

       SFN的首席執行官David Summerland表示:我們非常高興看到英國政府認識到Bizen(晶體管)在使英國實現其雄心勃勃的淨零排放目標方面將發揮的關鍵作用。” “ Bizen [使]英國能夠在半導體制造領域發展領導地位。CMOS將成爲曆史。
       报道指出,Bizen晶體管設計是將雙極結(bipolar junction )與齊納二極管( Zener diode,)的概念結合在一起,利用量子隧穿效應消除了傳統雙極晶體管的電阻以及所有金屬層。晶體管的柵極使用量子隧道連接;實際上,可以建立多個柵極連接,這意味著可以在一個晶體管內創建多個NOROR門,從而縮小了邏輯電路的管芯。
       Summerland之前在接受EE Times的采访中 表示,尽管存在一些静态功耗要求,但Bizen晶體管可以達到或超過CMOS工藝技術的開關速度和動態功耗。Bizen還沒有遭受CMOS靜電放電(ESD)敏感性和闩鎖問題(latch-up)的困擾。Bizen晶體管適用于數字晶體管和功率器件。

 


       传统上,双极技术一直受到其对电阻器的需求的限制,电阻器的缺点是使用低功率器件会导致尺寸变大。相比之下,Bizen晶體管使用量子隧道技術,使設計人員能夠像MOS器件一樣消除電阻,並利用現在可控制的電流。這樣就可以實現一個非常低功率的電路,其中的晶體管處于常開狀態,但不飽和,並且由隔離的隧道連接控制,而不是像傳統的雙極型晶體管那樣直接通過金屬與基極的接觸來控制。
因此,Bizen技術使設計人員可以創建更少層,增加邏輯密度的更簡單的電路。例如,對于支持低至高電壓操作的設備,Bizen器件所需的層數範圍爲48,而CMOS則爲1017。功耗降低,尺寸減小,集成度和速度提高,從而允許在英國現有的大型工廠中制造複雜的設備。
       据该公司之前的新闻稿透露,与CMOS相比,Bizen的交貨時間縮短了五倍,從15周減少到僅三周。此外,新工藝使柵極密度增加了三倍,從而使芯片尺寸相應減小了三倍。最後,Bizen將所需的處理層數減半。所有這些都是在達到或等于或提高當前CMOS器件提供的速度和低功耗功能的同時實現的。
       SFN首席執行官David Summerland解釋說:由于幾何尺寸的縮小違反了物理定律,CMOS加工行業正在遭受重創。我們回到最開始的地方,找到了一種將矽或寬帶隙器件制造中的量子隧道力學商業化的方法。結果就是“ Bizen”(雙極/齊納),它保留了傳統雙極工藝的優點,但通過使用齊納量子隧道力學消除了缺點。這可以帶來較低的動態功率,較高的速度和較高的柵極密度,所需的處理層數減半,材料使用量減少了三分之二,並縮短了制造時間。這使任何晶圓廠都能成爲類別殺手。