Der "Leistungscode" fortgeschrittener Fertigungsprozesse: Seltenerdstoffe machen Transistoren "energieeffizienter und schneller"

Wenn der Fertigungsprozess in den Sub-7-Nanometer-Bereich gelangt, beträgt die Dicke der dielektrischen Schicht der Transistoren weniger als 5 Nanometer - das entspricht 30 nebeneinander angeordneten Atomen.Zu diesem Zeitpunkt, das traditionelle Siliziumdioxid (SiO)₂Die Erhöhung der Energieeffizienz der Halbleiter durch die Einbeziehung seltener Erdenelementen hat es den Halbleitern ermöglicht, diese physikalische Grenze zu überwinden.

Der Kern der Lösung ist der hochkaltdilektrische Prozess.₂), aber die dielektrische Konstante (k-Wert) von reinem HfO₂Daher wurden zwei seltene Erdstoffe, Lanthan (La) und Yttrium (Y), in die dielektrische Schicht "eingeladen":Ein paar Angstrom dickes Lanthanoxid (La)₂O₃) wird auf der Oberfläche von HfO abgelagert₂Nach dem Hochtemperaturbrennen diffundieren die Lanthan-Ionen an der Schnittstelle zwischen dem Dielektrikum und dem Silizium und bilden "Schnittstellendipole".Das ist, als würde man einen Spannungsregler für den Transistor installieren.Dies bedeutet, daß bei gleicher Leistung der Stromverbrauch des Chips um 30% reduziert werden kann.die Schaltgeschwindigkeit kann um 20% erhöht werden.

Diese "Seltene-Erden-Ermächtigung" erstreckt sich auch auf neuere Bereiche.Das von Lawrence Livermore National Laboratory in den Vereinigten Staaten entwickelte Thulium-Laser (Tm) verwendet Thuliumionen, um 2μDies bedeutet, daß der Stromverbrauch von Lithographie­Maschinen um 90% reduziert werden kann.und die Kosten können halbiert werdenIm 5G-HF-Feld haben Aluminium-Scandiumnitrid (AlScN) -Folien aufgrund des Zusatzens von Scandium (Sc) eine dreifache piezoelektrische Leistung als reines Aluminiumnitrid (AlN).sie zum "Leistungskönig" der BAW-Filter zu machen und direkt zu bestimmen, ob Mobiltelefone eine Hochgeschwindigkeitskommunikation im 5G-Hochfrequenzband erreichen können.