Ge nanotrådstransistorer för sekventiell 3D integration
- Diarienummer
- SE13-0033
- Start- och slutdatum
- 140301-191231
- Beviljat belopp
- 31 264 199 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
Projektet kommer att generera grundläggande förståelse för framtidens halvledarteknik dels genom att möjliggöra fortsatt ökning av transistorer per chip area i den framtida tekniken, och dels genom att minska den totala energiförbrukningen i de integrerade kretsarna. Projektet kommer att leverera ny teknik till samhället och den svenska industrin. Projektets huvudmål är den slutliga kretsdemonstratorn som konstrueras och byggs med 3D nanotrådstransistorer i germanium. Demonstratorn skall verifiera så väl byggsättet med sekventiell integrerad monolitisk 3D teknik som vinsterna med låg energiförbrukning vilket är en helt banbrytande teknologi. Forskarlaget är väl sammansatt och generar god synergi genom att koppla samman tillverkningsteknologi med krets- och systemkompetens. Projektet är indelat i fyra väl definierade och inbördes kopplade delprojekt. Inom 3D kretsdesign finns det klara möjligheter att generera immateriella rättigheter som kommer till nytta för svenskt näringsliv och kan leda till kommersialisering. Projektet planerar för full finasiering av fyra forskarstuderande, två sommarskolor och arrangemang av internationella workshops. Den teknik som utvecklats inom projektet ansluter på ett utmärkt sätt till pågående forskning om heterogen integration av fotonik, bio-sensorer och termoelektrisk generation. Projektet kommer att vara en bas för KTHs och UUs positionering för att delta i EU Horisont 2020-projekt inom detta ämnesområde.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.