Çığır açan çip teknolojisi: GaN Transistörler silikonla buluşturuldu

Geliştirilen bu yeni yöntem, yüksek hızlı elektronik cihazlar için kritik bir engeli ortadan kaldırabilir. Massachusetts Institute of Technology (MIT), Georgia Tech ve ABD Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı’nda görev alan araştırmacılar, geleneksel silikon çiplerin üzerine doğrudan galyum nitrür (GaN) transistörler yerleştirmeyi başardı. Bu gelişme, hem ısı üretimini azaltıyor hem de sinyal gücünü artırarak gelecek nesil cihazların önünü açıyor.

Galyum nitrür, özellikle yüksek frekanslı veri iletimi ve enerji verimliliği konularında üstün performans sunmasıyla bilinen bir yarı iletken. Bugüne kadar mobil baz istasyonlarından veri merkezlerine kadar birçok alanda kullanılan bu malzeme, yüksek maliyetleri ve üretim zorlukları nedeniyle yaygın olarak kullanılamıyordu. MIT öncülüğünde geliştirilen bu yeni yöntem ise bu duruma pratik ve ekonomik bir çözüm getiriyor. Araştırmacılar, GaN transistörleri silikon çiplerin üzerine sadece ihtiyaç duyulan alanlara yerleştirerek hem malzeme israfını hem de maliyetleri azaltmayı başardı.

Yeni yöntem özetle her biri birkaç yüz mikron büyüklüğünde olan GaN transistörlerinin, silikon çip üzerine tek tek yerleştirilmesiyle çalışıyor. Bu işlem 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 araya getiriliyor. Bu düşük sıcaklık aynı zamanda hassas yarı iletken yapıların zarar görmesini önlüyor.

Daha önce kullanılan pahalı ve yüksek sıcaklık gerektiren altın yerine, burada tercih edilen bakır; hem daha ucuz hem de elektrik iletkenliği açısından çok daha avantajlı oluyor diyebiliriz. MIT ekibi, bu hassas işlemi 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 ilk testlerde, geleneksel silikon çiplere kıyasla daha geniş bant aralığı ve daha yüksek sinyal gücü elde edildi. Ayrıca kompakt tasarımı sayesinde ısı dağılımı da daha iyi yapılıyor; bu da yüksek performanslı elektroniklerde sıkça yaşanan ısınma sorununa doğrudan çözüm sunuyor.

Araştırmacılar, bu teknolojinin sadece mobil iletişim ve veri merkezleriyle sınırlı kalmayacağını düşünüyor. GaN’ın düşük sıcaklıklardaki üstün performansı, gelecekte kuantum bilgisayar sistemlerinde de önemli rol oynayabilir.