В Японии создали транзистор, который работает при температуре 600 °C
С такими транзисторами GeForce RTX 5090 точно перестанет гореть
Исследователи Университета Киото создали транзистор из карбида кремния (SiC), способный работать при температурах до 600 °C. Главная особенность разработки — не только рекордная термостойкость, но и совместимость с массовым производством: устройство изготовлено с помощью ионной имплантации, одной из самых распространенных технологий легирования современных полупроводников.
Изображение сгенерировано ChatGPT // Источник изображения: ChatGPT
Обычная кремниевая электроника начинает испытывать серьезные проблемы уже при температурах выше 250 °C. Карбид кремния гораздо лучше переносит экстремальный нагрев, однако создание стабильных логических схем на его основе до сих пор оставалось сложной задачей.
Ученые разработали SiC JFET-транзистор с нижним расположением затвора и двойной изолирующей структурой. Такая конструкция решила одну из главных проблем ионной имплантации — эффект каналирования, при котором часть примесей проникает глубже расчетного уровня и меняет электрические характеристики устройства.
В предыдущих конструкциях это приводило к ошибке порогового напряжения более чем на 2 В. Новый транзистор при температуре 400 °C сократил расхождение до менее чем 0,1 В.
Еще одной проблемой стали утечки тока. При сильном нагреве полуизолирующая подложка из карбида кремния постепенно теряет свои изоляционные свойства. Исследователи решили и эту проблему.
Подобные микросхемы могут оказаться востребованы там, где обычная электроника требует громоздкого охлаждения или вообще не способна работать. Среди возможных применений — газовые турбины, авиационные и ракетные двигатели, промышленное оборудование, космические аппараты и даже автоматические станции для Венеры, где температура поверхности достигает 460 °C.
До создания полноценного процессора, работающего при 600 °C, еще далеко. Разработанный транзистор относится к типу normally-on: без управляющего напряжения он остается включенным и постоянно потребляет энергию. Следующим этапом станет создание normally-off транзисторов и построение на их основе энергоэффективных логических схем.
Кроме того, исследователям предстоит подтвердить долговременную надежность технологии и разработать корпуса и межсоединения, которые смогут выдерживать такие же экстремальные температуры. Результаты работы опубликованы в журнале APL Electronic Devices.