IBM开发出首款基于SiC晶圆的石墨烯集成电路

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 IBM研究中心公开了首款通过晶圆尺寸石墨烯制造出的集成电路,并展示了频率高达10GHz的宽带混频器。这款模拟集成电路有一个石墨烯晶体管和一对整合在碳化硅晶圆上的电感器构成,以无线通信应用为目标。

该集成电路像宽带混频器一样工作,混合(和或差)输入信号后产生输出信号。混频器是很多电子通信系统的基础元器件。研究人员表示该石墨烯集成电路混频最多可以达到10GHz并且热稳定性非常好,可以承受125摄氏度的高温。IBM研究团队表示碳化硅晶圆所取得的进展实现了晶圆尺寸的石墨烯生产流程,克服了设计限制,在保持石墨烯质量的同时能够将它们集成进复杂的电路。

“很多纳米技术突破集中在解决传统硅处理器的短期缺陷上,而这次创新的研究对于克服设计障碍来说是一次里程碑。它通过新材料带来硅半导体所无法提供的独特功能”,IBM研究中心的一位研究人员如此说道。

研究人员通过对碳化硅晶圆进行热退火在碳化硅表面形成均匀的石墨烯层,以此合成石墨烯。石墨烯电路的生产需要通过四层金属和两层氧化物组成顶栅结构的石墨烯晶体管、片上电感器和互连。IBM研究中心开发的这种生产方案也可以用于其它类型的石墨烯材料,包括将化学气相淀积(CVD)石墨烯膜合成在金属膜之上、也可用于光学光刻以改善成本和产能。

该研究组此前曾展示过独立的石墨烯晶体管,外延石墨烯和化学气相沉积石墨烯的截止频率分别高达100GHz和155GHz,特征尺寸(栅极长度)分别为240nm和40nm。新石墨烯集成电路的突破正值IBM开始科学探索的100周年,这是IBM的一个主要里程碑也是DARPA赞助的碳电子射频应用(CERA)项目的一次突破。

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