Terobosan teknologi pada IEEE International Electron Devices Meeting 2024, yang tahun ini fokus membentuk teknologi semikonduktor masa depan.
Tema yang berulang pada edisi Desember Elektronik Alam adalah Pertemuan Perangkat Elektron Internasional IEEE (IEDM). Hal serupa terjadi pada tahun ini, kami kembali lagi ke IEDM, yang kini memasuki edisi ke-70, dan menyajikan sorotan kami pada acara tahun 2024. Seperti biasa, kami meliput berbagai pekerjaan dari seluruh akademisi dan industri, dan melibatkan materi elektronik konvensional dan baru. Kita mulai dari sisi material yang muncul.
Bidang elektronik graphene kini berusia 20 tahun1. Namun sebelum graphene dan material dua dimensi lainnya, sudah ada karbon nanotube. Meskipun sorotan telah bergeser, kemajuan terus dilakukan dalam bidang elektronik karbon nanotube dan pengembangan transistor film tipis dan berkinerja tinggi.
Pada IEDM 2024, Lian-Mao Peng, Zhiyong Zhang dan rekannya melaporkan pendekatan untuk membuat transistor efek medan yang didasarkan pada tabung nano karbon selaras dan dapat memiliki transkonduktansi setinggi 3,7 mS μm–1. Para peneliti – yang berbasis di Universitas Peking, Universitas Zhejiang dan Universitas Sains dan Teknologi Elektronik Tiongkok – menggunakan, khususnya, dielektrik gerbang yang ditanam langsung yang dapat melapisi susunan nanotube secara sesuai.
Seperti yang dijelaskan Aaron Franklin dari Duke University dalam artikel News & Views tentang pekerjaan tersebut, tantangan utama dalam mengembangkan transistor nanotube untuk komputasi kinerja tinggi adalah pemurnian, penempatan, pasivasi, dan kesiapan produksi. Peng, Zhang dan rekan-rekannya tidak memeriksa kesiapan produksi dari pendekatan dan proses mereka, namun seperti yang dicatat oleh Franklin, pekerjaan ini adalah “pertunjukan yang mengesankan tentang apa yang mungkin terjadi ketika tantangan kemurnian, penempatan dan pasifasi nanotube diatasi.”
Juga di IEDM 2024, tetapi bekerja dengan bahan yang lebih konvensional, Sheng-Shian Li dan rekannya di Universitas Nasional Tsing Hua di Taiwan dan Universitas California di Berkeley melaporkan teknik integrasi monolitik yang dapat membuat transduser ultrasonik sistem mikroelektromekanis (MEMS) menggunakan logam pelengkap –kapasitor back-end-of-line (BEOL) oksida-semikonduktor (CMOS). Pekerjaan ini, yang dapat digunakan dalam aplikasi penginderaan dan pencitraan ultrasonik tingkat lanjut, dibahas dalam artikel News & Views oleh Chaerin Oh dan Hyunjoo Lee dari Korea Advanced Institute of Science & Technology.
Tema IEDM tahun ini adalah membentuk teknologi semikonduktor masa depan, dan langkah-langkah yang diambil industri untuk melanjutkan penskalaan perangkat pasti akan menjadi inti dari hal ini. Pada awal tahun 2010-an, struktur transistor efek medan sirip diperkenalkan, dan baru-baru ini industri telah beralih ke struktur gerbang serba guna. Langkah potensial berikutnya adalah arsitektur perangkat transistor efek medan komplementer monolitik di mana transistor tipe-n dan tipe-p ditumpuk secara vertikal.
Pada IEDM 2024, Sandy Liao dan rekannya dari Perusahaan Manufaktur Semikonduktor Taiwan (TSMC) melaporkan perkembangan proses fabrikasi transistor komplementer monolitik tersebut. Seperti yang dijelaskan oleh Xiong Xiong dan Yanqing Wu dari Universitas Peking dalam artikel News & Views tentang pekerjaan ini, “tim TSMC mengatasi tiga tantangan proses penting: penyetelan tegangan ambang batas, interkoneksi lokal saluran logam vertikal, dan kontak gerbang sisi belakang”. Kemajuan ini memungkinkan Liao dan rekannya membuat inverter dengan gate pitch 48 nm.
Di tempat lain, kami menyoroti laporan tentang teknologi CMOS menyeluruh terbaru dari TSMC dan Intel. Kami menyoroti upaya mengintegrasikan modulator cahaya spasial berbasis kristal cair dengan sensor gambar CMOS, dan berupaya membuat memori akses acak resistif tertanam 4 Mb yang andal pada platform CMOS node 28 nm. Terakhir, kami menyoroti kemajuan dalam model termal untuk desain sirkuit terpadu dan kemajuan dalam mata majemuk bionik dengan bidang pandang yang luas.
