Conozca al inventor de IBM que construyó su primer circuito en 8

El Día Nacional de los Inventores es un día para honrar a los inventores y su genio. En el Laboratorio de Investigación de IBM en Zúrich, la lista de inventores es larga, pero pudimos ponernos al día con uno de sus inventores maestros recién nombrados, Lukas Czornomaz, quien habla sobre su carrera y algunas de las patentes que se le otorgaron en el camino. .

Lukas Czornomaz y Veeresh Deshpande, llevándose a casa el premio Best Student Paper Award del IEEE 2016 Syposium on VLSI Technology

Lukas Czornomaz, se especializa en tecnología de semiconductores y es el líder de varios proyectos industriales y de investigación en el campo de CMOS avanzado, fotónica y RF / mm-Wave para aplicaciones en el contexto de Internet de las cosas.

Recientemente recibió el premio al mejor trabajo estudiantil del simposio IEEE 2016 sobre tecnología VLSI, así como el premio a la innovación de la industria de semiconductores compuestos 2017 por demostrar el primer arseniuro de galio indio híbrido (InGaAs) / circuitos CMOS de silicio geranio (SiGe) en Sillicon (Si ) sustrato mediante procesos compatibles con la fabricación de alto volumen en obleas de 300 mm. Posee hasta 35 patentes en los campos de CMOS, fotónica, memorias no volátiles, computación neuromórfica y sensores.

¿Podría darnos una explicación simple de la tecnología que está desarrollando?

Lukas Corzornmaz (LC) :Estoy trabajando en CPU, las unidades centrales de procesamiento de las computadoras, que se conocen comúnmente como el "cerebro" de la computadora. Las CPU constan de miles de millones de transistores que funcionan como interruptores, y el rendimiento de este "cerebro" está directamente relacionado con la cantidad de interruptores de una unidad y su velocidad. La eficiencia energética también es un elemento importante:es un indicador del rendimiento en relación con el consumo de energía. Demasiada energía podría derretir el chip.

Cuando se trata de tamaño, ¿funcionan mejor los transistores más pequeños?

LC: Durante décadas, la estrategia para desarrollar la próxima generación de CPU fue siempre la misma:hacer los transistores más pequeños. Cuanto más pequeños son, más rápidos y más caben en un chip. Además, consumen menos energía. Pero este enfoque ha cambiado en los últimos 10 años porque el escalado de transistores de silicio ha alcanzado algunos límites. Los transistores de silicio más pequeños no necesariamente se vuelven más rápidos, ni podemos mejorar su eficiencia energética sin comprometer la velocidad de conmutación. Por lo tanto, no hemos tenido más remedio que pensar de manera innovadora para construir transistores más pequeños con mayor rendimiento y bajo consumo de energía.

Su trabajo tiene como objetivo romper con el uso de silicio puro para solucionar el problema de la escala.

LC: Si eso es correcto. Nuestro equipo de investigación está investigando semiconductores III-V como reemplazo del silicio. Los semiconductores III-V constan de elementos químicos de las columnas III y V de la tabla periódica. Sabemos desde hace más de 30 años que, en teoría, los materiales III-V tienen propiedades de transporte intrínsecamente mejores y que los electrones viajan a una velocidad mucho mayor en los materiales III-V que en el silicio. Permitiría una reducción de la tensión de funcionamiento en un factor de dos, lo que corresponde a una reducción del consumo de energía en un factor de cuatro sin comprometer el rendimiento.

¿Qué ha descubierto hasta ahora?

LC: Después de cinco años de investigación, hemos podido demostrar que la integración híbrida del compuesto químico arseniuro de galio indio / silicio-geranio (InGaAs / SiGe) es un camino confiable hacia la mejora de la relación potencia / rendimiento de las tecnologías digitales más allá de los 7 nm. nodo. Básicamente, hemos combinado tres características clave en una sola tecnología:crecimiento selectivo de regiones InGaAs de alta calidad en Si, la fabricación de InGaAs y SiGe finFets, y el procesamiento de celdas funcionales 6T-SRAM.

Pero, ¿qué significa todo esto? ¿Hay ventajas reales de esta tecnología híbrida?

LC: Esperamos que esta nueva tecnología permita al menos un aumento del 25 por ciento en el rendimiento con el mismo consumo de energía, o una división del consumo de energía por dos con el mismo rendimiento. En otras palabras, duplicar la duración de la batería de, digamos, un dispositivo móvil. Claramente, existe un gran potencial en la co-integración de InGaAs y SiGe MOSFET para tecnología CMOS avanzada.

¿Cuántas patentes surgieron de este proyecto de investigación? ¿Hay alguno que se destaque?

LC: Aproximadamente 15 patentes fueron otorgadas durante el proyecto, protegiendo muchos aspectos de la tecnología que desarrollamos. En mi opinión, la patente US 9,640,394 es la más significativa porque protege nuestro método de integración de InGaAs mediante epitaxia selectiva en cavidades de óxido vacías. Esta patente indica un cambio de paradigma real para la integración de varios tipos de semiconductores en una plataforma de Si.

¿Qué sigue?

LC: Aunque hemos demostrado que nuestra solución híbrida funciona y que es escalable, todavía queda mucho trabajo por hacer y muchos desafíos por superar. La gran pregunta es si los materiales compuestos que utilizamos pueden mantener su calidad en la producción en masa. En este sentido, continuaremos dedicando nuestra investigación a hacer que esta tecnología esté lista para fabricarse. También exploraremos otras aplicaciones para las futuras tecnologías de Internet de las cosas, a saber, la comunicación por RF y los dispositivos fotónicos integrados con Si CMOS.

Cuéntanos algo sobre ti que muy poca gente sepa.

(LC): Construí mi primer circuito electrónico a la edad de ocho años, y me tomó 20 años hacer mi propio circuito integrado en Si. ¡Pero lo hice desde el primer átomo y con una de las tecnologías existentes más avanzadas!

Lukas Czornomaz y otros dos inventores maestros de IBM hablan sobre lo que significa el rol: