摘要：  即將于今年12月5~7日舉行的本屆IEEE IEDM(國(guó)際電子器件大會(huì))中，將有來(lái)自三個(gè)不同團(tuán)隊(duì)的研究人員，展示目前化合物半導(dǎo)體所能達(dá)到的最新性能記錄。

關(guān)鍵字：  半導(dǎo)體，  晶體管，  英飛凌，  飛兆半導(dǎo)體

即將于今年12月5~7日舉行的本屆IEEE IEDM(國(guó)際電子器件大會(huì))中，將有來(lái)自三個(gè)不同團(tuán)隊(duì)的研究人員，展示目前化合物半導(dǎo)體所能達(dá)到的最新性能記錄。

英特爾的團(tuán)隊(duì)將揭示帶30nm柵極的三柵極( tri-gate ) FinFET型量子阱砷化銦鎵(InGaAs)MOSFET。

Teledyne的團(tuán)隊(duì)與麻省理工學(xué)院(MIT)合作，將為高電子遷移率晶體管(HEMT)設(shè)立全新標(biāo)竿。研究人員在GaAs基板上制造了增強(qiáng)型40nm InGaAs異質(zhì)HEMT (metamorphic-HEMT)，并展示了超過(guò)2.7 mS/μm的跨導(dǎo)(transconductance)性能。該元件截止頻率(ft)達(dá)到了688 GHz，據(jù)Teledyne的研究人員表示，該記錄高于所有采用其他材料系統(tǒng)的FET。

另一個(gè)由HRL Laboratories/UC-San Diego組成的團(tuán)隊(duì)也將展示創(chuàng)新的HEMT元件性能，但該元件是一個(gè)超短?hào)艠O長(zhǎng)度的氮化鎵(GaN)版本。

據(jù)了解，在化合物半導(dǎo)體之中，氮化鎵是唯一能同時(shí)支持高電流密度和高擊穿電壓的一種。如同HRL團(tuán)隊(duì)所展示的研發(fā)成果，該元件也提供了良好的高頻性能。

研究人員建構(gòu)了一個(gè)超小型、柵極長(zhǎng)度20nm的AlN/GaN/AlGaN雙異質(zhì)結(jié)(double-heterostructure) HEMT，其截止頻率310GHz，最大震蕩頻率(fmax) 364GHz。該團(tuán)隊(duì)是透過(guò)改良柵極長(zhǎng)度和源極的縮放，以及創(chuàng)新的自對(duì)準(zhǔn)柵極技術(shù)、垂直外延縮放(vertical epitaxial scaling)和減少寄生電阻等方法來(lái)達(dá)到這些成果。這些元件在晶圓上呈現(xiàn)出了高度一致性，擊穿電壓為9V。

另外，在稍后的專家論壇中，也將針對(duì)碳化硅(SiC)或氮化鎵(GaN)能否在功率半導(dǎo)體應(yīng)用中取代硅進(jìn)行討論。

該專家論壇由倫斯勒理工學(xué)院(Rensselaer Polytechnic Institute)的電子電腦暨系統(tǒng)工程教授Paul Chow主持，將探討這兩種技術(shù)應(yīng)用在功率半導(dǎo)體時(shí)必須做出的權(quán)衡。

分離式的碳化硅，以及最近被討論較多的氮化鎵功率元件，都已憑借著較傳統(tǒng)硅元件更低的功率損失和更寬廣的運(yùn)行條件而進(jìn)入商用化階段。但這些元件的成本仍然很高，且長(zhǎng)期可靠性仍是一大問(wèn)題。

在專家論壇中，其中一個(gè)主軸便是未來(lái)分離式的碳化硅或氮化鎵功率元件是否能在硅晶廠內(nèi)制造，從而降低成本并擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。另外還將討論最終能否運(yùn)用碳化硅或氮化鎵等元件，以并排(side-by-side)方式連同硅元件將功率、混合信號(hào)、射頻和光電元件及電路整合為一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)品。

參與這場(chǎng)論壇的專家學(xué)者們包括前IR高級(jí)主管，目前是自創(chuàng)顧問(wèn)公司ACOO Ltd.總裁的Michael Breiere;西門子與英飛凌共同設(shè)立的合資企業(yè)SiCED公司管理總監(jiān)Peter Frederichs;飛兆半導(dǎo)體技術(shù)長(zhǎng)暨資深技術(shù)副總裁Dan Kinzer;加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的電子電腦工程教授Umesh Mishra;以及Cree聯(lián)合創(chuàng)始人John Palmour。