Toshiba développe des transistors à effet tunnel pour unités de micro-ordinateur à ultra-basse consommation

Toshiba Corporation (TOKYO : 6502) a aujourd’hui annoncé le développement de transistors à effet tunnel (TFET) au principe de fonctionnement nouveau pour les unités de micro-ordinateurs (MUC) à ultra-basse consommation. Ce principe a été appliqué au développement de deux différents TFET utilisant un processus compatible avec la plateforme CMOS. En appliquant chaque TFET à certains blocs circuit, il est possible de parvenir à d’importantes réductions de consommation des unités de micro-ordinateur.

Toshiba a présenté ces TFET les 9 et 10 septembre, à l’occasion de trois présentations organisées lors de la conférence sur les semiconducteurs et les matériaux à semiconducteurs (Solid State Devices and Materials - SSDM) 2014, organisée à Tsukuba, au Japon. Deux présentations reposaient sur une recherche conjointe menée avec l’équipe de recherche collaborative du Green Nanoelectronics Center (GNC) du National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST).

La croissance rapide de la demande en périphériques sans fil et mobiles tire vers le haut la demande en LSI à consommation ultra-basse. Dans cette situation, des articles innovants deviennent indispensables pour réduire la tension de fonctionnement ainsi que les fuites de courant en veille. Le transistor à effet tunnel (TFET) qui utilise un nouveau principe de fonctionnement reposant sur l’effet tunnel quantique a attiré une grande attention, du fait de sa capacité à parvenir à un fonctionnement de LSI en consommation ultra-faible, en remplacement des MOSFET conventionnels.

Récemment, l’arrivée de nouveaux matériaux, tels que des semiconducteurs composés III-V, a donné lieu à un grand nombre d’études sur le TFET, du fait de leur potentiel de réalisation de haute performance. L’implémentation de ces matériaux dans les plates-formes CMOS actuelles reste toutefois complexe, en raison des difficultés liées à l’utilisation de processus spéciaux.

Toshiba apporte une solution à ce problème en optimisant les propriétés TFET de certains blocs circuit essentiels utilisant des processus CMOS communs. Cette approche ouvre la voie à une installation simple de TFET sur les chaînes de production existantes. Toshiba a développé deux types de TFET basés sur silicium, l’un destiné aux circuits logiques avec très faible courant de fuite et optimisé sur courant ON, l’autre pour des circuits SRAM aux variations de caractéristiques de transistor très faibles. Ces deux transistors font appel à un fonctionnement en tunnel de type vertical pour améliorer les propriétés de l’effet tunnel. De plus, le TFET logique met en œuvre un processus de croissance épitaxiale des matériaux précisément contrôlé pour la formation des jonctions de tunnels avec silicium dopé au carbone et au phosphore. La jonction Si/SiGe a également été complètement évaluée, de manière à garantir une configuration optimisée. Ainsi, le périphérique parvient à des ordres de magnitude sur courant ON plus importants qu’un TFET Si et conserve le même courant OFF ultra-faible pour les TFET de type N et de type P. Pour le développement de TFET de type SRAM, Toshiba a proposé une nouvelle architecture d’utilisation TFET qui ne nécessite pas de formation de jonction structurelle de tunnel. La variabilité des processus est ainsi éliminée pour une variation des caractéristiques de transistor considérablement réduite.

Toshiba démontrera l’intégration de ces TFET avec MOSFET conventionnels sur une unité de micro-ordinateur, dans le but de réduire la consommation totale de 10 % ou plus, pour une production commerciale et une utilisation prévues pour 2017.

À propos de Toshiba

Toshiba Corporation, une société du Fortune 500, canalise dans cinq domaines d’affaires stratégiques ses capacités de niveau mondial en produits et systèmes électroniques et électriques de pointe : Énergie et infrastructure, solutions à l’intention de la collectivité, systèmes et services de soins de santé, appareils et composants électroniques, et enfin produits et services « mode de vie ». Guidée par les principes de l’engagement de base du groupe Toshiba, « Engagés envers la population, engagés envers l’avenir », Toshiba promeut des opérations mondiales visant à assurer « La croissance à travers la créativité et l’innovation » et contribue à la création d’un monde où les gens, en tout lieu, vivent dans une société sûre, sécurisée et confortable.

Fondée à Tokyo en 1875, Toshiba se situe aujourd’hui au cœur d’un réseau mondial de plus de 590 sociétés consolidées, employant plus de 200 000 personnes à travers le monde, avec des ventes annuelles dépassant les 6,5 billions de yens (63 milliards USD).
Pour en savoir plus sur Toshiba, rendez-vous sur le site www.toshiba.co.jp/index.htm

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