Светлое будущее арсенида галлия

Наука и технологии
«Эксперт» №19 (704) 17 мая 2010
Светлое будущее арсенида галлия

«Микран» совместно с Роснано намеревается построить на площадке ТВЗ фабрику интегральных схем. О проекте рассказывает замгендиректора «Микрана» по микроэлектронике доктор физико-математических наук Валерий Кагадей:

— Мы уже сейчас занимаемся производством СВЧ-монолитных интегральных схем на основе арсенида галлия на гетероструктурах. У нас есть пилотная полная технологическая линия начиная с проектирования и заканчивая тестированием конечных изделий. Линия протестирована французской компанией OMMIC. Она полностью оснащена импортным оборудованием, мы инвестировали туда свои средства, около 10 миллионов долларов. Мы работаем на арсениде галлия, имеем возможность выпускать аналоговые схемы на частотах от 5 до 90 гигагерц на пластинах диаметром 100 миллиметров. Такая технология уникальна для России, существует еще одно производство, но там диаметр пластин76,2 миллиметра. А у нас в следующем году будет 150 миллиметров. Переход от диаметра к диаметру уменьшает стоимость производства на 30 процентов.

Чем схемы на арсениде галлия отличаются от более известных широкой публике кремниевых? Кремний — материал, который работает с цифрой, он обрабатывает сигнал в единичках и нулях. Это микропроцессор, это память, это все, что находится внутри компьютера. Недостаток кремния по сравнению с другими сложными полупроводниковыми материалами — низкая подвижность носителя заряда. Он не слишком приспособлен как материал к работе на высоких частотах. Арсенид галлия — более сложный материал, чем кремний, двухкомпонентный, технологически с ним сложнее работать, но зато у него подвижность носителей заряда на порядок больше, чем у кремния. А подвижность носителя заряда — это тот параметр, который определяет рабочую частоту интегральной схемы. С чем сегодня столкнулась корпорация Intel? Предел рабочей частоты ее кремниевых процессоров около 10 гигагерц, а арсенид галлия может работать и на 100 гигагерцах, а есть образцы, которые работают на одном террагерце. На арсениде галлия можно делать гетероструктуры и еще повысить подвижность носителя заряда. Именно поэтому кремний — материал для работы на низких частотах и с цифровыми устройствами, а арсенид галлия — для работы с аналоговыми сигналами на сверхвысоких частотах.

Сейчас мы производим около 20 типономиналов (схемы для разных функций — усилительные, переключательные) монолитных интегральных схем на основе арсенида галлия, нам надо освоить 120. Завод, если он будет построен, должен производить до 400 пластин диаметром 150 миллиметров в месяц в трехсменном непрерывном рабочем режиме. Топологическая норма — до 90 нанометров. Стоимость завода 92 миллиона долларов, окупаемость проекта — 4,5–5 лет.

Монолитные схемы на основе арсенида галлия нужны в любом приборе, где имеется приемно-передающее радиоустройство, от мобильного телефона и КПК до сигнализации или радиометки. Так как мы погружаемся в беспроводной мир, схем на арсениде галлия нужно будет все больше.