GaAs ha sido descrito como “la tecnología del futuro y siempre lo será”. ¿Los semiconductores compuestos se convertirán en la corriente principal?

Las tecnologías que el dinero está detrás avanzarán. El dinero insuficiente estaba detrás de las tecnologías basadas en GaAs, InP y es por eso que no progresaron tan rápido como el silicio. Hay muchos malentendidos sobre las tecnologías basadas en GaAs. Se hicieron declaraciones sobre la poca fiabilidad que eran completamente falsas. Un equipo que dirigí desarrolló la tecnología en la mayoría de los amplificadores de RF de potencia para teléfonos celulares. Los dispositivos podrían funcionar durante más de 1000 horas a 300C. Ninguna de las principales tecnologías de silicio podría hacer esto. Hubo declaraciones falsas sobre rendimientos pobres, mientras que los rendimientos superarían sistemáticamente el 97% hace 10 años. Hay problemas con la resistencia del sustrato más allá de las obleas de 6 ″ de diámetro y el costo de los sustratos y la epitaxia, se realizó un gran esfuerzo para reducir los costos y la tecnología sigue siendo la opción para los teléfonos celulares debido a la confiabilidad y eficiencia.

GaAs o InAs podrían integrarse potencialmente en el nodo de 5 nm, pero los obstáculos son bastante importantes.

Mi expectativa es que cualquier integración de GaAs o material III-V sea de corta duración (número limitado de nodos) porque el último interruptor será un interruptor molecular de ingeniería química. Necesitamos desarrollar una molécula de interruptor de alta pureza que se ajuste a la cerradura y la llave en un sustrato pre-diseñado. Realmente será necesario utilizar el autoensamblaje molecular y la corrección de errores moleculares para continuar muy por debajo de 1–2 nm. Además, para mantener un costo razonable, será imperativo construir usando bloques macro moleculares que realicen funciones de nivel superior. Solo si se pone dinero masivo detrás del desarrollo de esta tecnología podríamos hacerlo. Se ha hablado durante décadas sobre la electrónica molecular, pero para hacer algo que reemplace la tecnología actual se requerirán gastos asombrosos. Solo si no hay otro camino a seguir, el dinero cambiará en esta dirección. En este momento, los materiales III-V o Ge son como una posible brecha de parada después de 7 nm.

Primero, con el silicio existente EUV necesita ser reforzado, nanocables apilados o nano hojas, y se producirán optimizaciones con Si y Ge. Además, las arquitecturas de diseño para reducir el consumo de energía de los canales de comunicación a la memoria y entre los procesadores (comunicación fuera del chip) deben mejorarse sustancialmente. Veremos mejoras asombrosas en las arquitecturas de computación neuronal en los próximos años, incluso con una mejora mínima en el rendimiento de los transistores.

Se encontrarán varias soluciones tecnológicas y encontrarán sus aplicaciones de nicho.

Lo primero que se le enseña es “Nunca digas nunca”.

Pero sea cual sea la visibilidad que tengamos para el futuro, me sacaré el cuello y diré que Silicon seguirá siendo el rey para las aplicaciones regulares de semiconductores.

GaAs siempre ha tenido aplicaciones de nicho como circuitos integrados de alta frecuencia, circuitos integrados de microondas monolíticos, diodos emisores de luz infrarroja, diodos láser, células solares para aplicaciones espaciales, ya que tiene una resistencia mucho mayor al daño por radiación.

Para sus dispositivos de memoria y lógica vainilla simplemente no hay una ventaja convincente en el uso de sustratos GaAs.

Mientras

  • El silicio tiene una aplastante ventaja comercial. Es aproximadamente mil veces más barato de hacer, y eso es solo al nivel de la oblea
  • La industria ha invertido miles de millones de dólares (último recuento> 500 mil millones de dólares) durante los últimos 15-20 años en el desarrollo de aplicaciones y tecnologías para Silicon.
  • El silicio ofrece algunas propiedades únicas, como el óxido aislante nativo (SiO2), una mayor movilidad del orificio. etc.

Veo que es muy difícil para cualquier otra cosa reemplazar a Silicon.

El silicio representa el 99% de todos los semiconductores. El <1% restante incluye todos los semiconductores compuestos. Honestamente, están "viniendo de atrás" para que puedan hacerse cargo.

No obstante, los semiconductores compuestos desempeñan papeles específicos que el silicio probablemente NUNCA igualará. Estas incluyen aplicaciones electroópticas y de alta velocidad / frecuencia, así como una serie de aplicaciones específicas de alta potencia.