"کد عملکرد" فرآیندهای پیشرفته تولید: زمین های نادر ترانزیستورها را "کارآمدتر و سریعتر می کنند"

هنگامی که فرآیند تولید به محدوده زیر ۷ نانومتر می رسد، ضخامت لایه دی الکتریک دروازه ترانزیستورها کمتر از ۵ نانومتر است - معادل ۳۰ اتم که در کنار هم قرار دارند.در اين مرحله، دی اکسید سیلیکون سنتی (SiO)₂در این روش، دی الکتریک به دلیل "اثر تونل" نشت می کند و مانند یک "باتری نشت" انرژی را هدر می دهد. اضافه کردن عناصر نادر زمین به نیمه هادی ها امکان می دهد تا از این محدودیت فیزیکی عبور کنند.

فرآیند دی الکتریک با درجه حرارت بالا هسته ی محلول است. در حال حاضر مواد اصلی با درجه حرارت بالا اکسید هفنیوم (HfO) است.₂), اما ثابت دی الکتریک (قیمت k) HfO خالص₂این مقدار تقریباً 25 است که هنوز برای پشتیبانی از فرآیند 3 نانومتری کافی نیست. بنابراین، دو عنصر نادر زمین، لانتانوم (La) و یتریوم (Y) به لایه دی الکتریک "دعوت" شده اند:لایه ای چند آنگستروم ضخیم از اکسید لانتان (La)₂اوه₃) روی سطح HfO قرار می گیرد.₂پس از گرم کردن در دمای بالا، یون های لانتان به رابط بین دی الکتریک و سیلیکون پخش می شوند و "دیپول های رابط" را تشکیل می دهند.که مثل نصب یک "کنترلر ولتاژ" برای ترانزیستور است، کاهش ولتاژ آستانه با بیش از 0.2V. این بدان معنی است که با عملکرد مشابه، مصرف انرژی تراشه می تواند با 30٪ کاهش یابد؛ با مصرف انرژی مشابه،سرعت سوئیچینگ را می توان 20 درصد افزایش داد.

این "تولید زمین های نادر" نیز به زمینه های پیشرفته تر گسترش می یابد.لیزر تولیوم (Tm) که توسط آزمایشگاه ملی لورنس لیورمور در ایالات متحده توسعه یافته است از یون های تولیوم برای تولید 2μليزرها، که انتظار می رود بهره وری منابع نور EUV را از 0.02٪ فعلی به 0.2٪ افزایش دهد - این بدان معنی است که مصرف انرژی دستگاه های لیتوگرافی می تواند 90٪ کاهش یابد،و هزینه ها می تونن نصف بشندر میدان RF 5G، فیلم های اسکندیوم نیترید آلومینیوم (AlScN) ، به دلیل اضافه شدن اسکندیوم (Sc) ، دارای عملکرد پیزو الکتریکی سه برابر از نیترید آلومینیوم خالص (AlN) است.که آنها را به "پادشاه عملکرد" فیلترهای BAW تبدیل می کند و مستقیماً تعیین می کند که آیا تلفن های همراه می توانند ارتباطات با سرعت بالا را در باند فرکانس بالا 5G به دست آورند.