Transistor InGaAs, l'alternativa al silicio per i processori del futuro?

[Redazione di Hardware Upg]

Link alla notizia: https://www.hwupgrade.it/news/cpu/tr...uro_94075.html

I ricercatori del MIT vedono in una lega chiamata InGaAs un possibile sostituto del silicio per i transistor dei microprocessori. Gli studiosi hanno infatti dimostrato che un problema che impediva al materiale di essere considerato come alternativa al silicio è in realtà aggirabile o risolvibile.

Click sul link per visualizzare la notizia.

[demon77]

Domanda stupida forse..
ma il silicio costa una cacata ed è abbondante.. questo nuovo materiale quanto costa? Perchè l'indio ed il gallio non è che sono molto abbondanti

[YetAnotherNewBie]

Boh?! Nell'articolo si fa riferimento a limiti fisici del silicio oltre una certa miniaturizzazione del gate.
Forse per scendere sotto ai 5 nanometri bisogna usare altri materiali e questo InGaAs è una delle proposte.

[demon77]

Originariamente inviato da YetAnotherNewBie

Boh?! Nell'articolo si fa riferimento a limiti fisici del silicio oltre una certa miniaturizzazione del gate.
Forse per scendere sotto ai 5 nanometri bisogna usare altri materiali e questo InGaAs è una delle proposte.

Si però.. nei chip il "SILICIO" è la base di fondo.. poi sopra ci mettono nanostrati metallici e di altri composti che formano appunto i transistor del chip.
Qui come funziona? Sto composto va a rimpiazzare la base in silicio?

[YetAnotherNewBie]

Originariamente inviato da demon77

Si però.. nei chip il "SILICIO" è la base di fondo.. poi sopra ci mettono nanostrati metallici e di altri composti che formano appunto i transistor del chip.
Qui come funziona? Sto composto va a rimpiazzare la base in silicio?

So che l'industria dei semiconduttori è attiva nella ricerca di alternative al silicio.
Ad esempio, in applicazioni di elettronica di potenza si parla di nitruro di gallio (GaN).
Se ne parla anche qui, a proposito della Apple car:
https://www.hwupgrade.it/news/apple/...024_94084.html

[!fazz]

asic su arsenuro di gallio esistono da parecchi anni, di solito venivano relegati in applicazioni molto particolari quando era necessario spingersi dove il silicio non arrivava, a memoria mi ricordo un paio di network analyzer + generatori di forma d'onda arbitraria a 80 GHz basati su chip in arsenuro di gallio ma si trattava di strumentazioni che costavano quanto una ferrari ciascuno

[Axel.vv]

Eheheh il cray-3 faceva massiccio uso di arsenuro di gallio. Dopo quasi 30 anni abbiamo aggiunto l'indio.

[demon77]

Originariamente inviato da !fazz

asic su arsenuro di gallio esistono da parecchi anni, di solito venivano relegati in applicazioni molto particolari quando era necessario spingersi dove il silicio non arrivava, a memoria mi ricordo un paio di network analyzer + generatori di forma d'onda arbitraria a 80 GHz basati su chip in arsenuro di gallio ma si trattava di strumentazioni che costavano quanto una ferrari ciascuno

Ma quindi è proprio il "quadratino" di base che invece di essere di silicio è fatto di arseniuro di gallio?

[Rubberick]

L'arsenurio di gallio si è sempre usato in situazioni specifiche ma la mia domanda è, dovendo rifare delle vere e proprie linee produttive stu c@zz e grafene non possono cominciare ad usarlo veramente? magari anche se lo usano a 150 nm copiando i progetti attuali senza farci modifiche folli ma facendolo salire in frequenza un bel po'

no?

[demon77]

Originariamente inviato da Rubberick

L'arsenurio di gallio si è sempre usato in situazioni specifiche ma la mia domanda è, dovendo rifare delle vere e proprie linee produttive stu c@zz e grafene non possono cominciare ad usarlo veramente? magari anche se lo usano a 150 nm copiando i progetti attuali senza farci modifiche folli ma facendolo salire in frequenza un bel po'

no?

Il grafene è tutta altra storia.
Sicuramente stanno già facendo ricerca per poterlo usare nei chip ma prima di arrivare ad esemplari funzionanti ho idea che ci voglia parecchio.. è ben distante dal "semplice" cambiare processo produttivo.

[!fazz]

Originariamente inviato da demon77

Ma quindi è proprio il "quadratino" di base che invece di essere di silicio è fatto di arseniuro di gallio?

si proprio il wafer viene fatto in arsenuro di gallio

[YetAnotherNewBie]

Anche se un po' fuori tema, siccome avevo accennato al nitruro di gallio (GaN: Gallio + Azoto), aggiungo questo link dove, al netto della markettata, trovate una descrizione sommaria della sua struttura e applicazioni:
https://www.st.com/content/st_com/en...ology/GaN.html

Qui trovate altre letture e video:
https://epc-co.com/epc/GalliumNitride/WhatisGaN.aspx

[LMCH]

Originariamente inviato da Axel.vv

Eheheh il cray-3 faceva massiccio uso di arsenuro di gallio. Dopo quasi 30 anni abbiamo aggiunto l'indio.

Personalmente spero che si possa evitare di dover usare roba che include l'arsenico.
Creerebbe problemi di smaltimento peggiori che con il piombo ( l'arsenico è ultra-tossico rispetto al piombo di cui ce ne siamo in parte liberati a caro prezzo per i produttori con le normative RoHS e similari).

Spero piuttosto che migliorino le tecnologie produttive basate su GaN oppure SiC.

In particolare sarebbe fantastico se fosse possibile arrivare a realizzare memorie e cpu a 32..64bit "da desktop/server" basate sul SiC (Carburo di Silicio).
I chip SiC lavorano fino a 600°C senza raffreddamento e sono pure maggiormente resistenti alle radiazioni, ma per ora è tanto se si arriverà a realizzare un core Arm M0 su singolo chip (con periferiche e controller vari su chip separati).

[cdimauro]

Sì, ma a quali frequenze arrivano questi chip SiC? E con quale livello di integrazione?

Alla fine se usiamo il pur bistrattato silicio è perché consente un'ottima integrazione / densità dei transistor, unita a frequenze elevate e consumi bassi (comunque le due cose sono legate).

Sostituirlo facendo venire meno una di quelle caratteristiche non è certo facile, altrimenti penso che l'avremmo già fatto.

[LMCH]

Originariamente inviato da cdimauro

Sì, ma a quali frequenze arrivano questi chip SiC? E con quale livello di integrazione?

Allo stato attuale, l'unico vero limite sta nella produzione dei wafer in SiC, se non sbaglio al momento al massimo vengono prodotti wafer da 6 pollici adatti alla produzione di componenti discreti oppure LSI, ma il livello qualitativo sta migliorando.

[cdimauro]

Niente informazioni su densità dei transistor, frequenze e consumi?

[LMCH]

Originariamente inviato da cdimauro

Niente informazioni su densità dei transistor, frequenze e consumi?

Qui devo fare un discorso lungo.

Il SiC è una strana bestia (per ora); i wafer vengono ovviamente prodotti in modo differente rispetto a quelli in silicio monocristallino e sono molto più costosi, ma poi i passi successivi di produzione dei chip, le tecnologie ed i macchinari sono quasi gli stessi.

Di fatto a parità di processo produttivo un circuito SiC può lavorare a frequenze, tensioni e temperature più elevate (il limite teorico è intorno ai 1000°C, nei chip SiC attuali sono il package e le parti metalliche che limitano la temperatura operativa massima) se ricordo bene ha due cose che ne limitano l'utilizzo:
1) Analogamente al silicio puro, come isolante per i chip SiC si usa il biossido di silicio SiO2, ma su un wafer SiC è molto probabile che vi siano impurità dovute al carbonio, questo limita le rese di produzione.
2) Se si producono componenti SiC da integrare con eletronica al silicio, bisogna per forza "adeguare i componenti SiC a quelli in silicio" (con conseguente calo di prestazioni).

Per questo avevo scritto "spero che", per ora è un ostacolo difficile da aggirare.

[cdimauro]

OK, grazie per le informazioni. Quindi sembra messo bene anche a livello di densità dei transistor.

Le rese sono la nota dolente. Abbiamo già notevoli problemi col collaudatissimo silicio, per cui se non risolvono su questo fronte i chip SiC rimarranno utilizzati soltanto in particolari nicchie.

[LMCH]

Originariamente inviato da cdimauro

OK, grazie per le informazioni. Quindi sembra messo bene anche a livello di densità dei transistor.

Le rese sono la nota dolente. Abbiamo già notevoli problemi col collaudatissimo silicio, per cui se non risolvono su questo fronte i chip SiC rimarranno utilizzati soltanto in particolari nicchie.

Già, per ora il chip più complesso in corso di sviluppo é una cpu RISC v implementata come multi chip module, se ne sta occupando Ozark IC con un finanziamento della NASA, roba utile per i lander venusiani e l'elettronica usata negli impianti di trivellazione o come eletronica montata su motori di aerei ed altra roba ad alta temperatura.
Invece i componenti discreti sono già in uso un po ovunque ed il loro utilizzo è in crescita.