Silicon Germanium (SiGe) là gì?

Tôi đã nghe nói rằng chip SiGe có thể nhanh hơn chip silicon thông thường.

SiGe là gì và tại sao nó nhanh hơn silicon thông thường?

SiGe là một hợp kim bán dẫn, có nghĩa là hỗn hợp của hai nguyên tố, silicon và gecmani. Từ năm 2000 trở đi, SiGe đã được sử dụng rộng rãi để tăng cường hiệu suất của các loại IC khác nhau. SiGe có thể được xử lý trên thiết bị gần giống như được sử dụng cho silicon thông thường. SiGe không có một số nhược điểm của chất bán dẫn hợp chất III-V như gallium arsenide (GaAs), ví dụ, nó không thiếu oxit tự nhiên (quan trọng để hình thành cấu trúc MOS) và không bị yếu do cơ học làm hạn chế kích thước wafer của GaAs. Điều này dẫn đến chi phí chỉ là một bội số nhỏ của silicon thông thường và thấp hơn nhiều so với các công nghệ cạnh tranh như GaAs.

SiGe cho phép hai cải tiến chính so với silicon thông thường:

Đầu tiên, thêm gecmani làm tăng hằng số mạng của hợp kim. Nếu một lớp Si được trồng trên đỉnh SiGe, sẽ có biến dạng cơ học gây ra bởi sự không phù hợp của mạng tinh thể. Lớp bị căng sẽ có tính di động cao hơn so với Si không bị giới hạn. Điều này có thể được sử dụng, ví dụ, để cân bằng hiệu suất của các bóng bán dẫn PMOS và NMOS, giảm diện tích cần thiết cho một mạch CMOS nhất định.

Thứ hai, hợp kim SiGe có thể được sử dụng một cách chọn lọc trong vùng cơ sở của một BJT để tạo thành một bóng bán dẫn lưỡng cực dị vòng (HBT). SiGe HBT đã được chứng minh với tốc độ (f _T ) đến 500 GHz và có sẵn trên thị trường với f _T lên đến 240 GHz . SiGe HBT cũng có độ ồn thấp hơn so với BJT silicon tiêu chuẩn.

Ngoài câu trả lời của The Photon (liên quan đến việc nhúng các phần nhỏ SiGe vào các IC Si chính tắc khác), cũng có những lợi ích tiềm năng trong việc làm ô nhiễm Si với các nguyên tử Ge trong quá trình chế tạo phôi.

Có báo cáo rằng cấu trúc SiGe mạnh hơn về mặt cơ học và ít bị các khuyết tật khác nhau được đưa vào như một phần của quá trình sản xuất.

Việc giảm các khuyết tật chế tạo đạt được với ô nhiễm Ge không chỉ có lợi cho VLSI mà còn cho cả Quang điện .

Kỹ thuật trên vẫn chưa được sử dụng, nhưng kết quả của nghiên cứu đang diễn ra cho thấy rằng sẽ không mất nhiều thời gian để nó trở thành một véc tơ chính trong ngành công nghiệp bán dẫn.

Để hoàn thiện và vô tư, chúng ta cũng không được quên những nhược điểm của công nghệ này:

• Chi phí cao hơn liên quan đến các bước xử lý nhiều hơn
• Khó khăn trong việc trồng oxit trên SiGe
• Ge có độ dẫn nhiệt thấp hơn Si
• Chắc chắn nhiều hơn nữa