Японские ученые разработали уникальный транзистор для высоких температур до 600 °C

С такими транзисторами GeForce RTX 5090 точно перестанет гореть

Специалисты из Университета Киото создали транзистор из карбида кремния (SiC), который способен функционировать при температурах до 600 °C. Ключевая особенность этой разработки — не только рекордная термостойкость, но и соответствие требованиям массового производства: устройство изготовлено с использованием ионной имплантации, одной из наиболее распространенных технологий легирования современных полупроводников.

Обычная кремниевая электроника начинает сталкиваться с серьезными трудностями уже при температурах свыше 250 °C. Карбид кремния значительно лучше выдерживает экстремальный нагрев, однако создание стабильных логических схем на его основе оставалось непростой задачей до сих пор.

Ученые создали SiCJFET-транзистор с нижним расположением затвора и двойной изолирующей структурой. Эта конструкция решила одну из основных проблем ионной имплантации — эффект каналирования, при котором часть примесей проникает глубже расчетного уровня и изменяет электрические характеристики устройства.

В предыдущих вариантах это приводило к ошибке порогового напряжения более чем на 2 В. Новый транзистор при температуре 400 °C уменьшил расхождение до менее чем 0,1 В.

Еще одной задачей стали утечки тока. При сильном нагреве полуизолирующая подложка из карбида кремния постепенно теряет свои изоляционные качества. Исследователи также нашли решение этой проблемы.

Подобные микросхемы могут быть востребованы там, где обычная электроника требует громоздкого охлаждения или вообще не может функционировать. Среди возможных сфер применения — газовые турбины, авиационные и ракетные двигатели, промышленное оборудование, космические аппараты и даже автоматические станции для Венеры, где температура на поверхности достигает 460 °C.

Создание полноценного процессора, работающего при 600 °C, еще требует времени. Разработанный транзистор относится к типу normally-on: без управляющего напряжения он остается включенным и постоянно потребляет энергию. Следующим шагом будет создание normally-off транзисторов и строительство на их основе энергоэффективных логических схем.

Кроме того, исследователям необходимо подтвердить долговременную надежность технологии и разработать корпуса и межсоединения, способные выдерживать такие же экстремальные температуры. Результаты работы опубликованы в журнале APL Electronic Devices.