8시에 첫 번째 회로를 구축한 IBM 발명가를 만나보세요

전국 발명가의 날은 발명가와 그들의 천재성을 기리는 날입니다. 취리히에 있는 IBM Research Lab의 발명가 목록은 길지만 새로 임명된 마스터 발명가 Lukas Czornomaz를 따라잡을 수 있었습니다. 그는 그의 경력과 그 과정에서 부여된 일부 특허에 대해 이야기합니다. .

루카스 초노마즈 및 Veeresh Deshpande, IEEE 2016 VLSI 기술 심포지엄 최우수 학생 논문상 수상

Lukas Czornomaz는 반도체 기술을 전문으로 하며 사물 인터넷 맥락에서 애플리케이션을 위한 Advanced CMOS, Photonics 및 RF/mm-Wave 분야의 다양한 연구 및 산업 프로젝트의 프로젝트 리더입니다.

그는 최근에 VLSI 기술에 관한 IEEE 2016 심포지엄의 최우수 학생 논문상과 실리콘(Si)에서 최초의 하이브리드 인듐 갈륨 비소(InGaAs)/실리콘-제라늄(SiGe) CMOS 회로를 시연한 2017년 화합물 반도체 산업 혁신상을 수상했습니다. ) 300mm 웨이퍼에서 대량 생산과 호환되는 공정을 사용하는 기판. 그는 CMOS, 포토닉스, 비휘발성 메모리, 뉴로모픽 컴퓨팅 및 센서 분야에서 최대 35개의 특허를 보유하고 있습니다.

개발 중인 기술에 대해 간단히 설명해 주시겠습니까?

루카스 코르조른마즈(LC) :저는 일반적으로 컴퓨터의 '두뇌'라고 불리는 컴퓨터의 중앙처리장치인 CPU를 연구하고 있습니다. CPU는 스위치 역할을 하는 수십억 개의 트랜지스터로 구성되어 있으며 이 '두뇌'의 성능은 장치의 스위치 수 및 속도와 직접 관련이 있습니다. 전력 효율성도 중요한 요소입니다. 전력 소비와 관련된 성능 지표입니다. 너무 많은 힘을 가하면 칩이 녹을 수 있습니다.

크기와 관련하여 트랜지스터가 작을수록 성능이 더 좋습니까?

LC: 수십 년 동안 차세대 CPU를 개발하기 위한 전략은 항상 같았습니다. 트랜지스터를 더 작게 만드십시오. 더 작을수록 더 빠르고 더 많이 칩에 넣을 수 있습니다. 게다가 전력 소모도 적습니다. 그러나 이 접근 방식은 실리콘 트랜지스터를 확장하는 데 한계가 있기 때문에 지난 10년 동안 변경되었습니다. 더 작은 실리콘 트랜지스터가 반드시 더 빨라지는 것은 아니며 스위칭 속도를 저하시키지 않고 전력 효율성을 향상시킬 수 없습니다. 따라서 성능이 향상되고 전력 소비가 낮은 더 작은 트랜지스터를 구축하기 위해 즉시 생각을 할 수 밖에 없었습니다.

당신의 작업은 스케일링 문제를 해결하기 위해 순수 실리콘 사용에서 벗어나는 것을 목표로 합니다.

LC: 네, 맞습니다. 우리 연구팀은 실리콘을 대체할 III-V 반도체를 연구하고 있습니다. III-V 반도체는 주기율표의 III 및 V 열의 화학 원소로 구성됩니다. 우리는 이론상으로 III-V족 물질이 본질적으로 더 나은 수송 특성을 갖고 전자가 실리콘보다 III-V족 물질에서 훨씬 더 빠른 속도로 이동한다는 사실을 30년 이상 알고 있었습니다. 이를 통해 작동 전압을 2배 감소시킬 수 있으며, 이는 성능 저하 없이 4배의 전력 소비 감소에 해당합니다.

지금까지 무엇을 발견했습니까?

LC: 5년 간의 연구 끝에 우리는 인듐 갈륨 비소/실리콘-제라늄(InGaAs/SiGe) 화합물의 하이브리드 통합이 7nm 이상의 디지털 기술에 대한 전력/성능 비율을 더욱 개선하기 위한 신뢰할 수 있는 경로임을 입증할 수 있었습니다. 마디. 우리는 기본적으로 Si에서 고품질 InGaAs 영역의 선택적 성장, InGaAs 및 SiGe finFets 제작, 기능적 6T-SRAM 셀 처리라는 세 가지 주요 기능을 단일 기술에 결합했습니다.

하지만 이 모든 것이 무엇을 의미합니까? 이 하이브리드 기술에 실질적인 이점이 있습니까?

LC: 우리는 이 새로운 기술을 통해 동일한 전력 소비에서 성능을 최소 25% 향상시키거나 동일한 성능에서 전력 소비를 2로 나눌 수 있을 것으로 기대합니다. 즉, 모바일 장치의 배터리 수명을 두 배로 늘립니다. 분명히, 고급 CMOS 기술을 위해 InGaAs와 SiGe MOSFET을 함께 통합하는 데는 큰 잠재력이 있습니다.

이 연구 프로젝트에서 얼마나 많은 특허가 나왔습니까? 눈에 띄는 것이 있습니까?

LC: 프로젝트 기간 동안 약 15개의 특허가 부여되어 우리가 개발한 기술의 많은 측면을 보호합니다. 제 생각에는 특허 US 9,640,394가 가장 중요한 이유는 이것이 비어 있는 산화물 공동에서 선택적 에피택시를 통해 InGaAs 통합 방법을 보호하기 때문입니다. 이 특허는 다양한 유형의 반도체를 Si 플랫폼에 통합하기 위한 실질적인 패러다임 전환을 나타냅니다.

다음은 무엇인가요?

LC: 하이브리드 솔루션이 작동하고 확장 가능함을 입증했지만 아직 해야 할 일이 많고 극복해야 할 과제가 많습니다. 가장 큰 문제는 우리가 사용하는 복합 재료가 대량 생산에서 품질을 유지할 수 있는지 여부입니다. 이 점에서 우리는 이 기술을 제조할 수 있도록 계속 연구에 전념할 것입니다. 또한 RF 통신 및 Si CMOS가 있는 통합 광자 장치와 같은 미래의 사물 인터넷 기술을 위한 다른 응용 프로그램도 탐색할 것입니다.

극소수의 사람들이 알고 있는 자신에 대해 알려주십시오.

(LC): 나는 여덟 살에 첫 전자 회로를 만들었고, Si에 집적 회로를 만드는 데 20년이 걸렸습니다. 하지만 저는 최초의 원자에서, 그리고 현존하는 가장 앞선 기술 중 하나로 그것을 만들었습니다!

Lukas Czornomaz와 두 명의 다른 IBM 마스터 발명가가 역할의 의미에 대해 이야기합니다.