ซิลิคอนเจอร์เมเนียม (SiGe) คืออะไร?

ฉันได้ยินมาว่าชิป SiGe นั้นเร็วกว่าชิปซิลิคอนทั่วไป

SiGe คืออะไรและทำไมมันเร็วกว่าซิลิคอนทั่วไป?

SiGe เป็นโลหะผสมเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งหมายถึงส่วนผสมของสององค์ประกอบคือซิลิคอนและเจอร์เมเนียม ตั้งแต่ปี 2000 เป็นต้นมา SiGe ได้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของไอซีในประเภทต่างๆ SiGe สามารถดำเนินการกับอุปกรณ์ได้เกือบจะเหมือนกับที่ใช้กับซิลิคอนทั่วไป SiGe ไม่มีข้อบกพร่องบางประการของสารกึ่งตัวนำผสม III-V เช่น Gallium arsenide (GaAs) ตัวอย่างเช่นมันไม่ขาดออกไซด์ดั้งเดิม (สำคัญสำหรับการสร้างโครงสร้าง MOS) และไม่ประสบกับความเปราะบางทางกล ขนาดเวเฟอร์ของ GaAs ซึ่งส่งผลให้ต้นทุนที่เป็นซิลิคอนสามัญเพียงเล็กน้อยเท่านั้นและต่ำกว่าเทคโนโลยีคู่แข่งเช่น GaAs

SiGe อนุญาตให้ปรับปรุงสองหลักเมื่อเทียบกับซิลิคอนทั่วไป:

ขั้นแรกการเพิ่มเจอร์เมเนียมจะเพิ่มค่าคงที่ของโครงโลหะผสม หากชั้นของ Si เติบโตบน SiGe จะเกิดความเครียดทางกลที่เกิดจากความไม่คงที่ของโครงตาข่าย ชั้นเครียดจะมีการเคลื่อนย้ายผู้ให้บริการสูงกว่า unstrained ศรี ตัวอย่างเช่นนี้สามารถใช้เพื่อปรับสมดุลประสิทธิภาพของ PMOS และ NMOS ทรานซิสเตอร์ลดพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับวงจร CMOS ที่กำหนด

ประการที่สองโลหะผสม SiGe สามารถใช้งานได้อย่างคัดเลือกในบริเวณฐานของ BJT เพื่อสร้างทรานซิสเตอร์สองขั้วแบบเฮเทอโรจิตี (HBT) ของ SiGe HBT ได้รับการแสดงให้เห็นด้วยความเร็ว (ฉ_T ) ไป500 GHzและในเชิงพาณิชย์ที่สามารถใช้ได้กับฉ_Tถึง240 GHz SiGe HBT ยังมีเสียงรบกวนต่ำกว่าซิลิคอน BJT มาตรฐาน

นอกเหนือจากคำตอบของ The Photon (ซึ่งเกี่ยวข้องกับการฝังส่วนเล็ก ๆ ของ SiGe ลงใน SiIC แบบบัญญัติทั่วไป) นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้นในการปนเปื้อน Si กับอะตอมของอะตอมในระหว่างการหลอมโลหะ

มีรายงานว่าโครงสร้าง SiGe มีความแข็งแกร่งทางกลไกมากขึ้นและมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องน้อยกว่าซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการผลิต

การลดข้อผิดพลาดในการผลิตที่เกิดขึ้นจากการปนเปื้อนของ Ge ไม่เพียง แต่เป็นประโยชน์ต่อ VLSI แต่ยังรวมถึงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย

เทคนิคดังกล่าวยังไม่ได้ใช้งาน แต่ผลของการวิจัยอย่างต่อเนื่องชี้ให้เห็นว่าไม่ต้องใช้เวลานานในการที่จะกลายเป็นเวกเตอร์ที่สำคัญในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

เพื่อความสมบูรณ์และความเป็นกลางเราต้องไม่ลืมข้อเสียของเทคโนโลยีนี้ด้วย:

• ต้นทุนที่สูงขึ้นเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการประมวลผลที่มากขึ้น
• ความยากลำบากในการเติบโตออกไซด์บน SiGe
• Ge มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าศรี
• แน่นอนมากขึ้น