SMART développe un moyen de fabriquer commercialement des puces intégrées en silicium III-V
L’Alliance Singapour-MIT pour la recherche et la technologie (SMART), l’entreprise de recherche du MIT à Singapour, a annoncé le développement réussi d’une méthode commercialement viable pour fabriquer des puces intégrées en silicium III-V avec des dispositifs III-V haute performance intégrés à leur conception.
Dans la plupart des appareils d’aujourd’hui, les puces CMOS à base de silicium sont utilisées pour l’informatique, mais elles ne sont pas efficaces pour l’éclairage et les communications, ce qui entraîne une faible efficacité et la production de chaleur. C’est pourquoi les appareils mobiles 5G actuels sur le marché devenir très chaud à l’utilisation et peut s’éteindre après un court laps de temps.
C’est là que les semi-conducteurs III-V sont précieux. Les puces III-V sont fabriquées avec des composés comprenant des éléments dans les troisième et cinquième colonnes du tableau périodique, tels que le nitrure de gallium (GaN) et l’arséniure d’indium gallium (InGaAs). Grâce à leurs propriétés uniques, ils sont particulièrement bien adaptés à l’optoélectronique (comme les LED) et aux communications (comme le sans fil 5G), ce qui augmente considérablement leur efficacité.
« En intégrant le III-V dans le silicium, nous pouvons nous appuyer sur les capacités de fabrication existantes et les techniques de production de silicium à faible coût et inclure les fonctionnalités optiques et électroniques uniques de la technologie III-V « , déclare Eugene Fitzgerald, PDG et directeur de SMART et du Merton C. Flemings-SMA Professor of Materials Science and Engineering au MIT. « Les nouvelles puces seront au cœur de l’innovation des futurs produits et alimenteront la prochaine génération d’appareils de communication, de vêtements et d’écrans. »
Kenneth Lee, directeur scientifique principal du programme de recherche SMART Low Energy Electronic Systems (LEES), ajoute : « Intégrer des dispositifs semi-conducteurs III-V avec du silicium d’une manière commercialement viable est l’un des défis les plus difficiles à relever par l’industrie des semi-conducteurs, même si de tels circuits intégrés sont souhaités depuis des décennies. Les méthodes actuelles sont coûteuses et inefficaces, ce qui retarde la disponibilité des puces dont l’industrie a besoin. Grâce à notre nouveau procédé, nous pouvons tirer parti des capacités existantes pour fabriquer ces nouvelles puces intégrées en silicium III-V de manière rentable et accélérer le développement et l’adoption de nouvelles technologies qui permettront de réaliser des économies. »
La nouvelle technologie mise au point par SMART construit deux couches de silicium et des dispositifs III-V sur des substrats séparés et les intègre verticalement ensemble à un micron près, soit 1/50ème du diamètre d’un cheveu humain. Le procédé peut utiliser les outils de fabrication existants de 200 microns, ce qui permettra aux fabricants de semi-conducteurs de Singapour et du monde entier de faire un nouvel usage de leur équipement actuel. Aujourd’hui, le coût d’investissement dans une nouvelle technologie de fabrication est de l’ordre de dizaines de milliards de dollars ; la nouvelle plate-forme de circuits intégrés est très rentable et se traduira par de nouveaux circuits et systèmes électroniques beaucoup moins coûteux.
SMART se concentre sur la création de nouvelles puces pour les marchés de l’éclairage et de l’affichage pixellisés et de la 5G, qui représentent un marché potentiel combiné de plus de 100 milliards de dollars. Parmi les autres marchés que les nouvelles puces intégrées en silicium III-V de SMART perturberont, mentionnons les mini-écrans portables, les applications de réalité virtuelle et d’autres technologies d’imagerie.
Le portefeuille de brevets a fait l’objet d’une licence exclusive de New Silicon Corporation (NSC), une spin-off basée à Singapour et issue de SMART. NSC est la première société de circuits intégrés en silicium sans fabrication avec des matériaux, des procédés, des dispositifs et une conception exclusifs pour les circuits intégrés monolithiques en silicium III-V.
Les nouvelles puces intégrées Silicon III-V de SMART seront disponibles l’année prochaine et devraient entrer dans la composition des produits d’ici 2021.
Le groupe de recherche interdisciplinaire LEES de SMART crée de nouvelles technologies de circuits intégrés qui se traduisent par une fonctionnalité accrue, une consommation d’énergie réduite et une performance accrue des systèmes électroniques. Ces circuits intégrés de l’avenir auront un impact sur les applications dans les communications sans fil, l’électronique de puissance, l’éclairage LED et les écrans. LEES dispose d’une équipe de recherche intégrée verticalement possédant une expertise dans les matériaux, les dispositifs et les circuits, comprenant plusieurs personnes ayant une expérience professionnelle dans l’industrie des semi-conducteurs. Cela garantit que la recherche est ciblée pour répondre aux besoins de l’industrie des semi-conducteurs tant à Singapour qu’à l’échelle mondiale.
