Samsung når genombrott i lovande halvledaren amorf bornitrid

Kandidaterna till nästa generations halvledarmaterial är många, och Samsung utökar utbudet med genombrottet bornitrid.

I takt med att tillverkningstekniken för dagens kretsar krymps allt mindre börjar processormakarna slå i taket för vad som är möjligt med rådande halvledarmaterial kisel. Klockfrekvenser som ska bli allt högre står i stark kontrast till den krympta tillverkningstekniken och den värmeutveckling som sker när materialets gränser pressas till dess yttersta. En nygammal lösning på problemet är galliumnitrid, vars goda potential hålls tillbaka av svårlösta hinder.

En av de mest populära materialet som föreslås ersätta kisel är grafen, som likt galliumnitrid har fördelaktiga egenskaper men är avsevärt mer svårarbetat ställt mot kisel. Samsungs forskningsdivisioner arbetar på att göra grafen till en praktiskt användbar halvledare, men forskning utförs även i ett flertal andra spår. Samsungs forskare meddelar nu ett genombrott i ett lovande alternativt spår.

Samsung_Ultrathin-Boron-Nitride_Nature_main.jpg

Materialet i fråga kallas amorphous boron nitride (a-BN), en form av amorf bornitrid, där ett tunt lager av atomer formar ett tvådimensionellt kristalliknande material. Upptäckten görs av forskningsavdelningen Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) i samarbete med Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) och University of Cambridge. Materialet är en kombination av bor (B) och kväve (N), som delar egenskaper med vit grafen.

Atomerna från bor och kväve arrangeras här i en 2D-struktur som enligt Samsungs resultat ger särskilt goda ledande egenskaper. Enligt forskningen ger den amorfa bornitriden en dielektrisk konstant om 1,78, att jämföra med kisel vars dielektriska konstant ligger på 11,7. Materialet har också bättre isolerande egenskaper som minskar risken för elektriska störningar mellan transistorer, ett stort bekymmer för kiselbaserad kretstillverkning på allt mindre nanometerskala.

Recently, interest in 2D materials and the new materials derived from them has been increasing. However, there are still many challenges in applying the materials to existing semiconductor processes. We will continue to develop new materials to lead the semiconductor paradigm shift – Seongjun Park, chef för Samsung Inorganic Material Lab (SAIT)

En annan fördelaktig egenskap med amorf bornitrid är att lagren av kristallatomer kan växa fram i förhållandevis låga temperaturer om 400 °C. Kisel växer exempelvis fram i temperaturer om 800 °C eller mer. Samsung menar att dessa egenskaper gör att amorf bornitrid sannolikt kommer användas i bred utsträckning i tillverkning av kretsar som DRAM-minne och NAND-flashminne för lagring.

Samsung_bornitrid_tidslinje.jpg

Samsung anger dock att amorf bornitrid sannolikt tillämpas först i minneskretsar för serverinstallationer på stor skala, för att senare leta sig in i konsumentprodukter. Företagets tidslinje anger endast det publicerade genombrottet utan uppgifter om när det väntas ta plats i företagets kretstillverkning.

Läs mer om forskning runt halvledare:

I butiken: SweClockers Logo Tee – Reapris 179 kronor!

Swec_gubbe_T.jpg

Den legendariska SweClockers-gubben! Denna högtidsklädsel passar bäst att använda på särskilt minnesvärda dagar, såsom grafikkortslanseringar, och bör likt andra värdesaker förvaras i kassaskåp.

Köp här!