Germanium nanowire transistors for sequential 3D integration
- Reference number
- SE13-0033
- Start and end dates
- 140301-191231
- Amount granted
- 31 264 199 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
The project will generate fundamental understanding for the future semiconductor technology that will (1) enable continued increase of transistors per footprint in a future technology era and (2) enable reduction of the overall energy consumption in integrated circuits by reducing both device and interconnect energy consumption. A main goal is the final circuit demonstrator with implemented 3D Ge nanowire transistors and verified device and interconnect energy consumption which should be regarded as a breakthrough technology. The project will deliver new technology to the society and the Swedish industry. The team is well-balanced and the project is divided into 4 well defined and interrelated work packages. Evaluation of the competiveness of sequential 3D integrated circuits for beyond 2020 will be a result of the project. Within the 3D circuit design there is a clear possibility of generating IPRs from the project that is beneficial for Swedish industry and can lead to commercialization. There will be 4 graduated PhDs, two summer schools and arrangement of international workshops. The technologies developed within the project connect in an excellent way to ongoing research on heterogeneous integration of photonics, bio-sensors and thermo-electric generation. The project will be a base for KTH’s and UU’s positioning to participate in EU Horizon 2020 projects within the Beyond CMOS and More than Moore areas.
Popular science description
Utvecklingen inom den integrerade kretsteknologin går fortfarande svindlande fort. Dagens teknik medger integration av mer än 1 miljard transistorer på ett chip vilket betyder att komponenterna är så små att på punkten i denna mening kan man rymma flera miljoner transistorer. Hela teknikutvecklingen följer den sk Moores lag om teknikutvecklingen som förutser en fördubbling av antalet transistorer inom nästa 18 månadersperiod. Idag ligger teknikfronten vid ca 22 nm transistorstorlek men man ser stora svårigheter att göra transistorerna mindre än ca 10 nm utan revolutionerande genombrott. Istället börjar man fokusera på nya geometrier och materialkombinationer som möjliggör fortsatt utveckling av kretsprestanda utan att nödvändigtvis minska transistorernas dimensioner ytterligare. I detta projektförslag har vi anammat dessa tankar och föreslår dels att vi gör transistorerna i materialet germanium som möjliggör att man sänker spänningsnivån i kretsarna och därigenom minskar strömförbrukningen drastiskt. Vi föreslår också att man bygger dessa transistorer på höjden dvs tre-dimensionellt (3D) för att spara plats på kretsen. Den banbrytande tekniken består av att vi genom använding av germanium som halvledare också kan sänka tillverkningstemperaturen, vilket är en förutsättning när vi bygger 3D. Vi skapar därmed utrymme för att förbättra och effektivisera kretskonstruktionen betydligt genom 3D integrationen. I detta projekt har vi satt ihop ett team som ger stor synergi och kopplar samman forskare med kunskaper om tillverkningsprocesser med forskare som jobbar på krets- och systemnivå och därigenom ger ett nödvändigt och unikt helhetsperspektiv. Vi har som slutmål att visa en demonstrator som skall bestå av en fungerande krets som helt byggts med den nya tekniken i 3D germanium. I detta arbete kommer vi att ha utbyte med både svensk och utländsk industri samt med forskningspartners i Europa. Eftersom detta är helt banbrytande teknik förväntar vi oss också att projektet kommer att generera patentidéer samt förhoppningsfullt även incitament för nyföretagande. Ett långsiktigt resultat av den föreslagna tekniken kan vara att drastiskt sänka energiförbrukningen i dagens datacenters som konsumerar kopiösa mängder energi.