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没有半导体，金属绝缘电子能有更佳表现吗？

离线im286

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0楼发表于: 2009-08-21 20:40:42

超高速电子正飞快接近“太赫兹空白”。这一空白是位于数百吉赫兹以上的半导体与数百太赫兹光频率之间的“空白”。Phiar公司(Boulder, Colo.)的研发人员给我们展示的是一种频率可达3.8太赫兹的新型金属绝缘电子。在填补这一用毫米波长为单位计算的“空白”上，它将前途无量。
Phiar公司声称，因其自身科技的领先，他们已克服了技术应用领域的种种困难，并已拥有工业发展合作伙伴。他们的生产领域包括：60-GHz天线-边缘频率转换、固态驱动同步闪存、单片集成电路毫米波雷达、安全透视太赫兹检测整合系统、以及芯片对芯片射频连接器。“自真空管以来，我们的技术是对半导体的首次可行性替代。” Phiar公司产业发展部的Adam Rentschler谈到。
最近Phiar公司在投标中胜出，并与摩托罗拉实验室(Tempe, Ariz.)联合研发60-GHz天线。该天线基于Phiar公司自行设计的金属绝缘体二极管，可增强多GB无线电通信的多重信道功能，从而接收到无压缩高清晰视频。该设备符合IEEE 802.15 TG3c.的现行“无线60-GHz标准”。在此之前，唯一相对划算又高速的60-GHz天线设备是砷化镓二极管，其实也是价格不菲。但是，采用了Phiar公司的非半导体金属绝缘体二极管后，摩托罗拉已将60-GHz无线天线设定为原型产品。“几年前，摩托罗拉就已经展示过在高频情况下多GB的发射与接收，目前正致力于提高其规模与性能以及整体设备的价格。”毫米波无线电频率技术经理Rudy Emrick说到。
采用Phiar公司的技术后，60-GHz无线信号减弱为2到3-GHz信号，并采用价格相对便宜的模拟金属绝缘电路，高清晰视频便可以在客户机之间进行相互传送。这一技术同样也可以使用在经济合算的太赫兹电波探测器与成像领域，比如机场的安检系统，做到看穿衣物下藏匿的武器。
Phiar公司同时也声称他们已和一家不愿透露姓名的“美国重要闪存制造商”签下合约。该合约将采用金属绝缘技术使固态驱动同步闪存达到NOR速度和NAND记忆密度。
除了60-GHz二极管之外，Phiar公司还展示了相匹配的探测仪以及AM接收器, 以及诸多概念原型证明产品，如：60-GHz混频器、调节器和变容二极管、500-GHz二极管以及太赫兹探测仪。今年，公司预计将设计并展示出太赫兹晶体管原型。“金属绝缘晶体管可以让固体硬件驱动具备更高密度的NAND记忆，这通常是一系列设计，允许像NAND记忆一样任意读取，这潜在地可以使固体硬件驱动也可以任意读取。”纽约Lux Research资深分析师Vahé Mamikunian解释到。
与半导体交换
金属绝缘电子替换了金属氧化物(MOS)半导体中发现的绝缘体第二层和半导体金属层，从而形成“金属-绝缘体-绝缘体-金属”的四层结构。技术的关键就是这两层金属及其相对应的绝缘体。绝缘体经仔细定制，在绝缘层间形成量子，仅允许高能量通过。其结果就是，当作用于表层金属的电压超过某个设定值后，弹道运输机制促成加速隧穿电子穿越“缝隙”。
“我们促成量子隧道穿过氧化物，其厚度加起来大概为60埃（angstroms），”也就是0.6纳米，” Phiar公司总裁Bob Goodman介绍，“因为量子隧道是运输机制，它的作用速度比半导体世界中任何速度都快――在我们的仪器上以飞秒顺序出现。这将打破半导体的物理规则。”
其结果就是金属绝缘体设备可以完成高达3.8 THz的频率，但是半导体不可避免的减慢电子流，直到CMOS的最大60 GHz和SiGe 的400 GHz。
金属绝缘技术同时也被认为比高速硅材料技术更加容易生产和加工，因为这与CMOS的生产流程相同。同时在任何物质的底层，都可以有类似的设计，包括客户机的塑料盒内层。

“我们促进了通过氧化层的量子穿隧效应，而氧化层厚度总共也才60埃(0.6nm)左右。”Phiar公司总裁兼执行长BobGoodman说道，“由于量子穿隧是一种传送机制，它发生的速度比半导体领域中的任何事物都快，在我们的组件中是飞秒(10-(SUB/)15(/SUB))数量级，这将打破半导体的物理定律。”

因此，金属-绝缘体组件的最高频率已达3.8THz，而半导体由于不可避免地会降低电子流动速率，因此目前CMOS半导体的最高速度只能达到60GHz，SiGe半导体也只有400GHz。

金属-绝缘体技术据称在制造方面比高速芯片技术更容易，因为它采用的是与CMOS晶圆厂相同的成熟制程步骤，而且组件几乎可以在所有基板上制造──即使是在消费性组件的塑料外壳内面上也一样行得通。

超高速电子正迅速地填补着介于最高仅数百GHz的半导体，以及可高达数百THz的光学频率之间的‘THz间隙’。众所周知，频率达到THz时的波长通常以毫米为单位，而由Phiar公司所发明的新型金属-绝缘体电子技术，显示出其频率已高达3.8THz，可望成为填补‘THz间隙’的新技术。

    Phiar声称该公司在业界拥有多家技术开发合作伙伴，使其技术得以克服许多应用中的障碍，包括60GHz天线边缘频率转换、平行快闪固态储存硬盘、单芯片毫米波雷达、用于安全领域的‘X光透视’系统和芯片间RF互连的整合式THz检测器数组。

    “我们的技术将成为自真空管推出以来第一种可行的半导体替代技术。”Phiar公司业务开发总监AdamRentschler宣称。

    近日，Phiar和摩托罗拉实验室(MotorolaLabs)共同完成了一项以Phiar的金属-绝缘体二极管为基础的60GHz天线开发工作，这种天线能实现数Gb的无线射频，并用以传送多信道的未经压缩高解析视讯讯号。该组件符合最新的60GHz无线标准IEEE802.15TG3c。一直以来，速度能够满足60GHz天线要求且具有性价比的组件，只有昂贵的分离式砷化镓二极管。但随着Phiar公司推出不用半导体的金属-绝缘体二极管后，摩托罗拉公司已经成功地开发出60GHz的无线电设备和天线原型。

    “摩托罗拉在数年前就成功展示了频率很高的数Gb传送器和接收器，目前正对组件的尺寸、性能和总体成本进行改进。”摩托罗拉毫米波RF技术经理RudyEmrick透露道。

    采用Phiar公司的技术后，60GHz的无线讯号可透过较不昂贵的模拟金属-绝缘体电路而下降为2~3GHz讯号，因而在消费设备之间实现高解析视讯的无线传送。Phiar技术还能实现低价的THz雷达和成像设备，例如能够准确穿透衣物以辨识是否藏匿武器的机场安全系统。
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离线zqtong

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1楼发表于: 2009-08-21 23:30:08

非常震惊的技术，值得关注。

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