¿Qué tan cerca estamos de fabricar un circuito integrado de germanio?

En realidad, no estoy hablando aquí de SiGe (híbridos de silicio-germanio), sino de un circuito integrado que usa completamente germanio (dopado, por supuesto, en ciertas áreas). Tengo entendido que aunque se usó germanio para fabricar los primeros transistores discretos, existen muchos problemas al usarlo como sustrato para la fabricación de circuitos integrados. Como el hecho de que el dióxido de germanio es soluble en agua.

Pregunta interesante +1. Cuando era adolescente, había transistores Si y Ge en cantidades aproximadamente iguales. Todos los circuitos integrados eran Si. Entonces hice la misma pregunta. Ge tenía un VCE sat y VBE más bajos y más ganancia. Hace mucho tiempo que la deriva térmica sería realmente mala. Esto parecía creíble porque había que tener cuidado al diseñar amplificadores de acoplamiento directo. También me dijeron que había una cantidad limitada de Ge y una abundancia de Si y que en el futuro todo sería electrónico
¿Cuál sería la ventaja de los semiconductores Ge? No logro ver eso.
@MarcusMüller: los voltajes característicos más bajos significan menos potencia. Tenga en cuenta que Ge fue popular para algunos productos de energía durante bastante tiempo, pero el desarrollo de los diodos Schottky efectivamente mató a la clase. La movilidad electrónica intrínseca también es mayor, por lo que Ge fue más rápido.
@Mr X .Ge tiene algunas desventajas, por lo que debe haber una ventaja convincente para que esto sea un corredor.
Tengo acceso a obleas de germanio que usamos para aplicaciones de energía. Es banda prohibida directa, por lo que es bueno porque no tienes esa vibración de celosía debido al cambio. En general, todas estas son consideraciones de costos. Es 1k para una oblea de Si y 10k para una oblea de zafiro. No tengo idea de lo caras que son las obleas de germanio.

Respuestas (1)

No estamos cerca de fabricar circuitos integrados Ge puros, y probablemente nunca lo estaremos. El diodo extraño o el dispositivo de potencia donde gana el bajo voltaje, sí, pero la tecnología de proceso para una integración significativa, no.

La tecnología para poder procesar silicio en circuitos integrados como lo hacemos hoy en día se ha ganado durante 40 a 60 años (según la fecha de inicio) de una inversión incremental minuciosa. Dada la posibilidad de elegir entre un ajuste que utiliza los procesos de silicio existentes (continuar reduciendo dimensiones, alear Ge con él, colocarlo sobre un sustrato de zafiro aislante) y un material totalmente nuevo para aprender a procesar y manejar la química, la elección será para el silicio, a menos que haya una gran ventaja para el nuevo material.

Un gran inconveniente del Ge puro es el rendimiento a baja temperatura del material. No puede soldar los circuitos integrados elevando la temperatura de toda la placa como puede hacerlo con el silicio, son solo cables de soldadura manual o abrazadera, y luego usa un excelente disipador de calor. Lo que el mercado quiere en rendimiento a temperaturas más altas es una de las cosas que impulsan al SiC, por ejemplo.

Los circuitos integrados requieren mucho más que discretos, todos los aspectos de la física y la química, las resistencias, la capacitancia del pozo, la estabilidad del óxido, los metales de interconexión, los tamaños de red, por mencionar algunos de una larga lista, todos forman parte de un sistema dentro del cual los diseñadores de circuitos integrados trabajan.

Los discretos son un poco más indulgentes, y aquí se utilizan nuevos materiales con un bajo nivel de integración. GaN está fabricando FET de mayor velocidad, SiC está fabricando transistores de mayor voltaje y temperatura, SiGe apareció por primera vez en discretos durante una o dos décadas donde se resolvieron los problemas iniciales, luego está InGaP, AlGaAs, y muchos otros, y Ge también. para algunos diodos especializados y transistores de potencia.

Teniendo en cuenta cuánto tiempo ha existido Ge, es obvio que no hay una ventaja de rendimiento suficiente para que valga la pena intentar trabajar con los problemas del material en una escala significativa.

Entonces, lo que está diciendo es que no hay incentivo para aprender a fabricar circuitos integrados de germanio. Pero eso no es imposible.
@MrX Mi respuesta omitió uno de los inconvenientes más importantes de Ge, que es la baja temperatura, puedo tostar un dispositivo de germanio a menos de 100C (¡pregúnteme cómo lo sé!) Por lo tanto, los dispositivos de germanio no se pueden usar en las placas modernas, solo funcionan cuando puede sujetarlos, como diodos de potencia, o usar el ensamblaje manual con dispositivos con plomo. Así que todavía no hay incentivo. Germanio como material componente sí, mire SiGe, pero pasa por un proceso de silicio.
Buen punto. El germanio solo es útil para dispositivos de bajo voltaje, pero su mayor movilidad de electrones y su bajo potencial de barrera pueden hacerlo muy útil para aplicaciones de alto GHz/THz. Entonces, un circuito integrado de germanio necesitaría un blindaje más extenso.
¿Qué tan cerca estamos de fabricar un circuito integrado de germanio?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v