Çığır açan çip teknolojisi: GaN Transistörler silikonla buluşturuldu

Geliştirilen bu yeni usul, yüksek süratli elektronik aygıtlar için kritik bir pürüzü ortadan kaldırabilir. Massachusetts Institute of Technology (MIT), Georgia Tech ve ABD Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı’nda vazife alan araştırmacılar, klâsik silikon çiplerin üzerine direkt galyum nitrür (GaN) transistörler yerleştirmeyi başardı. Bu gelişme, hem ısı üretimini azaltıyor hem de sinyal gücünü artırarak gelecek kuşak aygıtların önünü açıyor.
Galyum nitrür, bilhassa yüksek frekanslı bilgi iletimi ve güç verimliliği hususlarında üstün performans sunmasıyla bilinen bir yarı iletken. Bugüne kadar taşınabilir baz istasyonlarından bilgi merkezlerine kadar birçok alanda kullanılan bu gereç, yüksek maliyetleri ve üretim zorlukları nedeniyle yaygın olarak kullanılamıyordu. MIT öncülüğünde geliştirilen bu yeni sistem ise bu duruma pratik ve ekonomik bir tahlil getiriyor. Araştırmacılar, GaN transistörleri silikon çiplerin üzerine yalnızca muhtaçlık duyulan alanlara yerleştirerek hem materyal israfını hem de maliyetleri azaltmayı başardı.
Yeni formül özetle her biri birkaç yüz mikron büyüklüğünde olan GaN transistörlerinin, silikon çip üzerine tek tek yerleştirilmesiyle çalışıyor. Bu süreç sırasında, hem GaN transistörlerde hem de silikon çipte bulunan mikroskobik bakır sütunlar kullanılıyor. Bu sütunlar birbiriyle hizalanarak, 400°C’nin altında gerçekleşen birleştirme süreciyle bir ortaya getiriliyor. Bu düşük sıcaklık birebir vakitte hassas yarı iletken yapıların ziyan görmesini önlüyor.
Daha evvel kullanılan değerli ve yüksek sıcaklık gerektiren altın yerine, burada tercih edilen bakır; hem daha ucuz hem de elektrik iletkenliği açısından çok daha avantajlı oluyor diyebiliriz. MIT takımı, bu hassas süreci gerçekleştirebilmek için vakum emiş sistemiyle çalışan özel bir yerleştirme aracı da geliştirmiş.
DAHA GÜÇLÜ, DAHA SERİN
Yeni üretim tekniği sayesinde ortaya çıkan hibrit çiplerle yapılan birinci testlerde, klasik silikon çiplere kıyasla daha geniş bant aralığı ve daha yüksek sinyal gücü elde edildi. Ayrıyeten kompakt tasarımı sayesinde ısı dağılımı da daha yeterli yapılıyor; bu da yüksek performanslı elektroniklerde sıkça yaşanan ısınma problemine direkt tahlil sunuyor.
Araştırmacılar, bu teknolojinin yalnızca taşınabilir irtibat ve data merkezleriyle hudutlu kalmayacağını düşünüyor. GaN’ın düşük sıcaklıklardaki üstün performansı, gelecekte kuantum bilgisayar sistemlerinde de değerli rol oynayabilir.