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IEDM 2020

Die Highlights der Halbleiterforschung 2020 – Teil 1

05. Januar 2021, 15:51 Uhr   |  Gerhard Stelzer

Die Highlights der Halbleiterforschung 2020 – Teil 1
© IEDM

Pandemie-bedingt fand das 66. International Electron Devices Meeting (IEDM) im Web statt.

Die Corona-Pandemie zwang auch die traditionsreiche Halbleiterkonferenz IEDM 2020 in den virtuellen Raum. Hier sind die Highlights bei CMOS-Technologien, Speichern und Quanten-Computing. In Teil 2 geht es mit Bildgebung und HF-Technik bis hin zur Medizinelektronik weiter.

Pandemie-bedingt fand das 66. International Electron Devices Meeting (IEDM) im Web statt, was jedoch kaum Einfluss auf die Struktur der Konferenz hatte, abgesehen davon, dass die mehr als 220 Vorträge in 41 Sessions zeitlich auf eine Woche gestreckt werden konnten.

Auf der IEDM 2020 fanden sechs Focus Sessions zu neuen Schlüsseltechnologien statt. Diese Vorträge behandelten eine Reihe von Themen, die sich mit den Lücken, Herausforderungen und Möglichkeiten für neue Ansätze und Technologien befassen, einschließlich Fragen und Anforderungen auf Systemebene, Benchmarks aktueller Technologien und F&E-Richtungen für die benötigten neuen Materialien, Geräte, Schaltungen und Modellierungs-/Fertigungsansätze:

IEDM 2020: Highlights der Konferenz – Teil 1

Evolution von planaren MOSFETs über FinFETs bis hin zu Gate-All-Around- (GAA) oder Nanoribbon-Transistorarchitekturen.
NMOS-on-PMOS-Transistoren, die aus mehreren selbstausgerichteten, gestapelten Nanobändern (Nanoribbons) aufgebaut sind.
Forscher von Arm und Globalfoundries haben ein 3D-IC-Testvehikel entwickelt. Es basiert auf einer hochdichten, Face-to-Face-Wafer-Bonding-Technologie mit 3D-Verbindungen im Abstand von 5,76 µm und 12-nm-FinFETs.

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1)    Bauelemente-Technologien für kryogene Elektronik (Session 25)

Unter kryogener Elektronik versteht man den Betrieb elektronischer Bauelemente bei Temperaturen von -150 °C bis zum absoluten Nullpunkt ( -273 °C). Die theoretische Leistung von Elektronik in diesem Bereich ist besser als die von konventionellen Bauelementen, u. a. wegen der verbesserten thermischen/elektrischen Leitfähigkeit, der geringeren Leistungsaufnahme, der Reduzierung von parasitären Verlusten und der verminderten chemischen/metallurgischen Degradation. Es ist jedoch noch viel Arbeit nötig, um das volle Potenzial von kryogenen Geräten zu realisieren.

2)    GaN- und SiC-Projektionen – vom Bauelement zur Systemintegration (Session 27)

Wide-Bandgap-Halbleiter (WBG) haben eine relativ große Energiebandlücke im Vergleich zu Silizium-Halbleitern, was zu kleineren, schnelleren und effizienteren Bauelementen führt. Diese Fähigkeiten machen WBG-Bauelemente für eine Vielzahl von Stromversorgungsanwendungen attraktiv, aber die mit WBG-Bauelementen betriebenen Wandler erfordern viel Innovation.

3)    Zukünftige Interconnect-Technologien (Session 32)

Unter Interconnect versteht man die Verdrahtung, die Transistoren und andere Bauelemente in einem integrierten Schaltkreis (IC) miteinander verbindet. Ein zentrales Problem im Zusammenhang mit Interconnects ist, dass die Leistung moderner ICs durch den zunehmenden Widerstand bzw. die Kapazität der Interconnects bei immer kleineren Abmessungen begrenzt wird. Ein weiterer wichtiger Punkt ist der Bedarf an effektiven Verbindungsstrategien für eine Reihe von 3D- und 2,5D-Chip-Architekturen und Gehäuseoptionen.

4)    Technologien, die 5G und mehr ermöglichen (Session 34)

5G ist die fünfte und nächste Generation der Mobilfunktechnologie, die wesentlich schnellere Netzwerkgeschwindigkeiten, Bandbreiten, geringere Latenzzeiten, reduzierte Übertragungskosten pro Bit und erweiterte Verbindungsmöglichkeiten verspricht. Sie wird eine Vielzahl neuer Kommunikations- und Datenverarbeitungsansätze und -anwendungen ermöglichen.

5)    Energy Harvesting und drahtlose Energieübertragung (Session 37)

Umgebungsenergie ist überall um uns herum, sei es Licht, Wärme, Bewegung, Vibration, elektrische/magnetische Streufelder oder andere Quellen. Die Umwandlung dieser Energie in elektrische Energie und die Übertragung dieser Energie ohne Kabel ist der Schlüssel zur Entwicklung von leistungsfähigeren autonomen, drahtlosen, ferngesteuerten und schwer/unmöglich vernetzbaren Geräten für eine Vielzahl von Anwendungen.

6)    Design- und Technologie-Co-Optimierung (DTCO) von fortschrittlicher Logik und Speichern (Session 41)

Angesichts der zunehmenden Raffinesse und Komplexität von Halbleiterbauelementen und Software-Design-Tools ist es notwendig, Hardware- und Software-Entwickler zusammenzubringen, damit sie integriert und effizient arbeiten können, um zukünftige Geräte schneller und kostengünstiger zu produzieren, aber es gibt noch zahlreiche Herausforderungen.

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1. Die Highlights der Halbleiterforschung 2020 – Teil 1
2. Innovationen in CMOS-Technologien, Speichern und Quanten-Computing.

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