KTH bygger framtidens 3D-kretsar

Mikael Östling är professor i det fasta tillståndets elektronik på Skolan för informations- och kommunikationsteknik vid KTH Kista. Hans forskningsgrupp på avdelningen för Integrerade komponenter och kretsar har beviljats 32 miljoner kronor från SSF för att konstruera en kretsdemonstrator av 3D-nanotrådstransistorer i germanium.
KTH:s banbrytande teknologi med sekventiell 3D-integration ger fler transistorer på samma yta och lägre energiförbrukning.

Bygger transistorer på höjden
Utvecklingen inom den integrerade kretsteknologin går snabbt. Idag ligger teknikfronten vid cirka 14 nanometers transistorstorlek med fler än en miljard transistorer på ett enda chip.
– Kiseltransistorn närmar sig dock gränsen för vad den fysiskt kan uppnå, framhåller Mikael Östling.
Därför har forskarna börjat titta på nya geometrier och material som kan möjliggöra en fortsatt ökning av kretsprestandan.
I KTH:s projekt byggs transistorer på höjden för att spara plats på kretsen. Man avser också att bygga dem av germanium som gör det möjligt att sänka spänningsnivån i kretsarna och minska strömförbrukningen. Ett långsiktigt resultat av tekniken kan vara att drastiskt sänka energiförbrukningen i dagens datacenter.

Tillverkning vid låg temperatur
Genom att använda germanium som halvledare kan forskarna också sänka tillverkningstemperaturen, vilket är en förutsättning för att kunna bygga tredimensionellt.
– Potentiellt kan en germaniumtransistor fungera bättre än en kiseltransistor. Men det är svårare processtekniskt. Lyckas vi göra en bra germaniumtransistor vid låg temperatur så öppnar det upp för en stapling på höjden, förklarar docent Per-Erik Hellström som ingår i forskningsteamet.
Forskningsprojektet har pågått i drygt två år och ska vara klart 2019.
– Arbetet följer tidsramen. Vi har tillverkat germaniumtransistorer, skapat en teknik för att få två skikt tillsammans och utvecklat metallkontakterna bra. Vi har även utvecklat ett designbibliotek för tredimensionell kretskonstruktion, avslutar Mikael Östling.