Вартість знизилася до одного відсотка! Цей національний чіп зробив важливий прорив

Питання AI · Як команда Ху Хуейонга подолала проблему невідповідності кристалічних решіток кремнію і гербію?

30 березня, журналісти дізналися від університету електроніки та технологій у місті Сіань, що команда професора Ху Хуейонга успішно розробила чіп фотонного лавинного фотодіода (SPAD) на основі технології кремнію і гербію, що значно знизило виробничі витрати на технологію короткохвильового інфрачервоного детектування. Цей прорив дозволяє високоякісні високотехнологічні чіпи, які раніше коштували тисячі доларів за одиницю, тепер входити до сфери смартфонів, автомобільних лазерних радарів та інших пристроїв за приблизно одну соту ціни.

Технологія короткохвильового інфрачервоного випромінювання має здатність проникати крізь туман і дим, чітко зображати вночі, а також розпізнавати матеріальні характеристики різних речовин. Вона має широкі перспективи у сферах нічної фотозйомки смартфонів, автомобільних лазерних радарів, промислового беззбиткового контролю тощо. Але довгий час основні рішення базувалися на матеріалі індію-галію-арсенід, який, хоча й має високі характеристики, обмежений через дорогий підклад з фосфіду індію, що ускладнює сумісність із технологією CMOS (комплементарна метал-оксидна напівпровідникова технологія) на основі кремнію, а вартість окремого чіпа сягала сотень або тисяч доларів.

Команда Ху Хуейонга обрала технологічний шлях, який тісно інтегрується з існуючою ланцюгом напівпровідникової промисловості — кремній-гербій. Вони використали платформу зовнішнього нарощування кремнію-гербію для зростання матеріалу, а потім за допомогою стандартної платформи CMOS на основі кремнію виготовили детектори, розширивши діапазон детектування до короткохвильового інфрачервоного спектра. «Це означає, що ми використовуємо вартість виробництва чіпів для смартфонів, щоб створювати короткохвильові інфрачервоні детектори, які раніше могли реалізувати лише за «небесну ціну», — сказав Ван Лімінг.

Спеціальна лінія для виробництва кремній-гербієвих чіпів. Надане джерелом

Однак між атомними решітками кремнію і гербію існує 4,2% невідповідності у періоді розташування, що спричиняє дефекти матеріалу і витік струму в детекторах, через що ця технологія понад 20 років залишалася лише в лабораторіях. Щоб подолати цю проблему, команда працювала на кількох рівнях одночасно: розробила багатошаровий градієнтний буферний шар у поєднанні з технологією низькотемпературного зростання для поступового зменшення атомної невідповідності; застосувала технології внутрішнього відпалу та пасивації для зменшення витоку струму; а також інноваційно оптимізувала структуру SPAD для рівномірного розподілу електричного поля, що зробило сигнал більш чітким і знизило шум.

Зараз команда створила повний ланцюг самостійної розробки, що охоплює «проектування пристрою — зовнішнє нарощування матеріалу — технологічне виробництво — узгодження схем — системна перевірка». Планується завершити будівництво спеціальної лінії для виробництва кремній-гербієвих чіпів до кінця 2026 року, що забезпечить швидке тестування та контрольовані потужності для подальших продуктів.

Джерело: Газета «Технічна газета»