اینتل فاندری نازک‌ترین چیپلِت گالیوم نیترید جهان را ساخت

پیشگامی در نیمه‌هادی‌ها با چیپلِت GaN فوق‌نازک

تیم تحقیقاتی اینتل فاندری موفق به توسعه نخستین چیپلِت GaN جهان با پایه سیلیکونی تنها ۱۹ میکرومتر شده است. این چیپلِت با استفاده از ویفرهای ۳۰۰ میلی‌متری GaN-on-Silicon تولید شده و گامی مهم برای نسل بعدی نیمه‌هادی‌ها محسوب می‌شود.

• ضخامت بی‌سابقه: اینتل فاندری نازک‌ترین چیپلِت گالیوم نیترید جهان را با پایه سیلیکونی ۱۹ میکرومتری ساخته است.
• ترکیب فناوری‌ها: پژوهشگران توانسته‌اند ترانزیستورهای GaN را با مدارهای دیجیتال مبتنی بر سیلیکون روی یک تراشه واحد ترکیب کنند. این ادغام، امکان ایجاد قابلیت‌های محاسباتی پیچیده را مستقیماً در چیپلِت‌های توان فراهم کرده و نیاز به چیپلِت همراه جداگانه را از بین می‌برد.
• کاربردهای گسترده: آزمایش‌های دقیق نشان داده‌اند که این فناوری جدید GaN می‌تواند استانداردهای لازم برای استفاده واقعی را برآورده کند و زمینه‌ساز الکترونیک‌های کوچک‌تر و کارآمدتر در حوزه‌هایی مانند مراکز داده و ارتباطات نسل آینده 5G و 6G باشد.

معرفی دستاورد در IEDM 2025

اینتل فاندری اعلام کرده است که این فناوری برای نخستین بار در کنفرانس بین‌المللی دستگاه‌های الکترونیکی IEEE سال ۲۰۲۵ (IEDM) ارائه خواهد شد. این دستاورد پاسخی به یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های صنعت امروز است: «چگونه می‌توان قدرت، سرعت و بهره‌وری بیشتر را در فضایی فشرده‌تر ارائه کرد؟»

تیم اینتل فاندری برای دستیابی به این هدف، نه تنها یک چیپلِت فوق‌نازک GaN با ضخامت ۱۹ میکرومتر (تقریباً یک‌پنجم ضخامت موی انسان) ساخته، بلکه نخستین مدارهای کنترل دیجیتال کاملاً مونولیتیک روی تراشه (On-Die) را نیز توسعه داده است. تمامی این پیشرفت‌ها تنها با یک فرآیند تولید یکپارچه محقق شده‌اند.

اهمیت و مزایای فناوری GaN

با توجه به تقاضای روزافزون برای توان بیشتر، سرعت بالاتر و کاهش مصرف انرژی در دستگاه‌هایی نظیر پردازنده‌های گرافیکی، سرورها و شبکه‌های بی‌سیم، صنعت نیمه‌هادی تحت فشار فزاینده‌ای قرار گرفته است. فناوری‌های سیلیکونی سنتی به مرزهای فیزیکی خود نزدیک شده‌اند و GaN به عنوان یکی از مهم‌ترین گزینه‌ها برای عبور از این محدودیت‌ها مطرح است.

اینتل با ترکیب چیپلِت فوق‌نازک GaN و مدارهای کنترل دیجیتال روی تراشه، نیاز به چیپلِت‌های کمکی را حذف کرده و از این طریق تلفات انرژی ناشی از مسیرهای ارتباطی بین چیپلِت‌ها را کاهش می‌دهد. آزمایش‌های جامع پایداری نیز نشان می‌دهند که این چیپلِت می‌تواند به عنوان پایه‌ای برای محصولات واقعی به کار رود.

کاربردهای عملی و مزایای رقابتی

• مراکز داده: چیپلِت‌های GaN با سرعت سوئیچینگ بالاتر و تلفات انرژی کمتر نسبت به نمونه‌های سیلیکونی، امکان ساخت رگولاتورهای ولتاژ کوچک‌تر، کارآمدتر و نزدیک‌تر به پردازنده را فراهم می‌کنند و اتلاف انرژی ناشی از مسیرهای طولانی را کاهش می‌دهند.
• زیرساخت‌های ارتباطی: سرعت بالا و عملکرد فرکانسی قوی ترانزیستورهای GaN آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای فرانت‌اندهای RF در تجهیزات 5G و 6G تبدیل می‌کند، به ویژه در باندهای سانتی‌متری و میلی‌متری که شبکه‌های نسل آینده به آن نیاز دارند. GaN می‌تواند در فرکانس‌های بالای ۲۰۰ گیگاهرتز نیز عملکرد پایداری ارائه کند.
• رادار، ماهواره و فوتونیک: قابلیت سوئیچینگ سریع GaN برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق سیگنال نوری دارند، بسیار مناسب است.

در مقایسه با CMOS سیلیکونی سنتی، چیپلِت‌های GaN مزایای چشمگیری ارائه می‌دهند که سیلیکون به دلیل محدودیت‌های فیزیکی قادر به رقابت با آن‌ها نیست:

• چگالی توان بالاتر: امکان تولید سیستم‌های قدرتمندتر در طراحی‌های کوچک‌تر را فراهم می‌کند.
• مناسب برای محیط‌های محدود: ایده‌آل برای مراکز داده، ایستگاه‌های پایه بی‌سیم و خودروهای الکتریکی.
• تحمل دمای بالاتر: GaN تحمل دمای بالاتری نسبت به سیلیکون (که بالای ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد غیرقابل‌اعتماد می‌شود) دارد.
• بهره‌وری حرارتی بهتر: تلفات کمتر هنگام سوئیچینگ و کارایی حرارتی بالاتر.
• تولید مقرون‌به‌صرفه: تولید با ویفرهای استاندارد ۳۰۰ میلی‌متری سیلیکونی که نیاز به سرمایه‌گذاری‌های جدید عظیم را کاهش می‌دهد.