Det börjar bli svårt att krympa transistorstorleken i vanliga halvledare, någonstans runt 10 nm går en gräns. Men genom att bygga transistorer tredimensionellt i germanium hoppas KTH-professorn Mikael Östling och hans forskargrupp att kunna flytta fram gränsen ytterligare några generationer. På köpet blir det möjligt att sänka energiförbruken kraftigt.

 Mikael Östling (bild Håkan Lindgren)

Dagens teknik medger över en miljard transistorer på ett chip. Det innebär att en transistor är ungefär 22 nanometer stor. Utan ett revolutionerande forskningsgenombrott ser forskare att det blir svårt att göra transistorerna mindre än cirka 10 nanometer.
Det här innebär att forskarna börjat fokusera på nya geometrier, men också materialkombinationer som möjliggör fortsatt ökande prestanda utan att enbart krympa transistorernas dimensioner ytterligare.
– Med lite finurliga geometrier kan man med samma storlek på transistorerna få dem att prestera bättre, säger Mikael Östling, professor i nanoelektronik vid KTH. Om transistorerna byggs på höjden, det vill säga tredimensionellt (3D), sparar man plats. Man får även möjlighet till nya funktioner i samma kretsteknologi om man använder 3D.
För att kunna genomföra detta har han och forskarkollegorna fått 32 miljoner kronor fördelat över fem år från Stiftelsen för Strategisk Forskning.
– I detta forskningsprojekt skall vi göra transistorerna i germanium. Det möjliggör lägre spänningsnivåer i kretsarna, vilket minskar strömförbrukningen drastiskt.
Genom att använda germanium som halvledare kan forskarna också sänka tillverkningstemperaturen, vilket är en förutsättning för att bygga tredimensionella transistorer. Därmed skapas utrymme för att betydligt förbättra och effektivisera kretskonstruktionen.
– Vi har satt ihop en arbetsgrupp som ger omfattande synergieffekter och som kopplar ihop forskare med kunskaper om tillverkningsprocesser med forskare som jobbar på krets- och systemnivå och därigenom ger ett nödvändigt och unikt helhetsperspektiv.
Mikael Östling tillägger att forskarna har som slutmål att visa upp en fungerande krets som helt byggts med den nya tekniken.
– I slutänden kommer vi att anlända till samma typer av gränser som vi hela tiden står inför. Med vårt forskningsprojekt vinner vi emellertid några generationers utveckling innan ytterligare nytänkande måste till.
I forskningsprojektet kommer de att ha utbyte med både svensk och utländsk industri samt med forskningspartners i övriga Europa.
– Eftersom detta är en 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.

Filed under: SvenskTeknik