Jump to content

    
Sign in to follow this  
oleg-n

GAN транзистор создание с нуля

Recommended Posts

1 hour ago, semigas said:

А какая, если не секрет?

Гуглите polhemt. Только не спрашивайте про коммерческую окупаемость и вообще логику этой затеи. Но рабочие кристаллы существуют. Прикол в том что часть из них были не на SiC а на гомоэпитаксиальной подложке из того же нитрида.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, khach сказал:

Вот тут вы меня разочаровали. За это время можно было и свой собственный слепить. Говорю это вполне ответственно, потому что видел пример как гораздо меньшая страна чем Россия просто из чувства "что смогем" такой транзистор слепила практически с нуля. Без всякой связи с Cree. По повду техпроцесса- не путайте мягкое с теплым. Почти вся фотолиторафия кроме затворов воплне исполняется по техпроцессу 1-2 мкм. Обычными масками или вообще direct laser writing по фоторезисту. Только сами затворы надо делать электронолитографией с нанометровым разрешением. Будете смеяться- для этого использовался древний электронный микроскоп слегка модернизированный "на коленке".

Ну раз такой хейт пошел.... Слепить что? Единичный экземпляр? Сквозной выход годных больная тема у всех... И никто вам не признается никогда. Если бы так все было просто, то я думаю у нас давно наступил технологический разрыв... Как вы видите, мы в глубочайшем кризисе. Да у нас вся страна по статьям давно в перде планеты всей! И америкосы нам завидуют. В технологию надо вкладываться и ее надо поддерживать. Не распылять денежные купюры на воздух, а именно вкладываться! Я повторюсь, на всю РФ нужно максимум две фабрики. А не распылять среди голодных и жаждующих иметь свой свечной заводик.

3 часа назад, mepavel сказал:

Ссылку привели на статью, в которой я соавтор :blush: Я же говорю, что автор темы хочет создать первый на 100 % локализованный транзистор, который на уровне или лучше зарубежных аналогов.

100% процентов чего вы хотите иметь? У вас с математикой проблемы или с пониманием, что такое 100% локализация производства? Вы готовы вложиться в отечественную химоту и оборудование? На весь мир один, два производителя с мировым именем. А это даже не млрды рублей, это триллионы... За чей счет будет банкет? 100% никогда не будет и не надо устраивать Потемкинские деревни. :diablo:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да ничего там не просто Выход годных это вообще отдельная тема для приложений где может требоваться всего несколько тысяч девайсов в год. А вот по поводу "не распыляться" тут бабушка на двое сказала. Не всем нужны силовые транзисторы. Маломощные приемные или синтезаторные вещи можно и на сапфире делать, а он намного дешевле карбида. Или например СВЧ переключатели. Вроде тот же транзистор по структуре, но быстродействие затвора не пикосекунды, а хорошо если не десятки или сотни наносекунд. И сразу электронолитография не нужна- можно делать широкий медленный затвор. Зато все это подстегивает как рынок ростовых машин, так и сопутствующий рынок прекурсоров роста, химии, техпроцессов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
30 minutes ago, khach said:

Да ничего там не просто Выход годных это вообще отдельная тема для приложений где может требоваться всего несколько тысяч девайсов в год. А вот по поводу "не распыляться" тут бабушка на двое сказала. Не всем нужны силовые транзисторы. Маломощные приемные или синтезаторные вещи можно и на сапфире делать, а он намного дешевле карбида. Или например СВЧ переключатели. Вроде тот же транзистор по структуре, но быстродействие затвора не пикосекунды, а хорошо если не десятки или сотни наносекунд. И сразу электронолитография не нужна- можно делать широкий медленный затвор. Зато все это подстегивает как рынок ростовых машин, так и сопутствующий рынок прекурсоров роста, химии, техпроцессов.

К сожелению теоретический переход с сапфира на карбид и обратно простой, а практически - не очень. Это долго и дорого, если мы говорим о приборе, а не об одном-двух образцах для статьи. Плюс, как говорилось выше, с российским рынком вообще не понятно что дешевле: использовать SiC везде и не крутить технологию, сделав продукцию дороже, но не тратить деньги на доп. разработки, или разработать еще одну более дешевую технологию, но потом ее как-то окупать. Если рынок маленький то на мой взгляд лучше не крутить технологию, а работать на одной, пусть и не очень дешевой.

Есть две крайние точки для продукта: зарубежное производство (продукт полностью разработан заграницей) и полностью отечественное (все, включая химию сделано в РФ). Оба варианта плохи. Является ли зарубежный кристалл, посаженный в корпус в России российским транзистором? Если все формальности соблюдены, то по бумагам является, но на мой взгляд это конечно не так. Возможно ли и нужно ли создавать транзистор полностью в России на российских установках с российской химией? На мой взгляд нет, это слишком дорого и неизвестно возможно ли. Оптимум на мой взгляд где-то посередине. Что-то из установок в России уже есть, что-то есть из химии, что-то легче и проще и быстрее купить за рубежем.  Но все это хорошо когда а) выделяются деньги б) есть спрос на изготавливаемую продукцию. Микроэлектроника со своими ценами на разработку окупается только при гос. субсидиях или, что лучше, при гос. субсидиях и больших объемах продаж.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 hours ago, semigas said:

Но мы же и не про кремний сейчас. Ведь oleg_uzh привел мануал транзистора на GaN с конкурентноспособными параметрами? А транзисторы с такими параметрами у Светланы-Рост есть в достаточном колличестве, я думаю)

Кратко, параметры к сожалению пока не очень-то конкурентоспособные. Но не всё так плохо. Я уже около 5-ти лет занимаюсь исследованием GaN-транзисторов, изготовленных Светлана-Рост. Также активно общаюсь с разработчиками и был у них один раз. Первые образцы были совсем плохи. Транзистор через некоторое время просто самопроизвольно открывался и сгорал, не было пробивных напряжений, частотные свойства были хуже кремниевых транзисторов. Но образцы, которые были полученные в прошлом году, действительно прорыв. Они имеют стабильные параметры и, возможно, даже относительно неплохой процент выхода годных. Но по факту есть ещё некоторые проблемы, которые надо решить.

Что касается конкурентоспособности. У меня были образцы с длиной затвора 0,5 мкм и в сравнении с нашими транзисторами (по технологии 0,25 мкм) наблюдался существенный завал КПД и выходной мощности на вдвое меньших частотах. Усиление, естественно, тоже ниже на 4-6 дБ (большая разница в удельной крутизне). Результаты измерений межэлектродных емкостей и вольтамперных характеристик объяснили в чём отставание.

Уже сейчас можно сделать вывод, что по факту у нас есть фабрика, которая позволяет изготавливать неплохие отечественные GaN-транзисторы, но насколько с "нуля" - этого я точно не знаю. Возможно, если Светлана-Рост уйдёт на техпроцесс 0,25 мкм и исправит некоторые проблемы, то мы получим уже что-то на хорошем уровне. Но я уверен, что для этого нужно вкладывать соответствующие средства. Просто так ничего с места не сдвинется. 

Вообще кроме Светлана-Рост, есть ещё несколько отечественных контор, которые занимаются изготовлением GaN-кристаллов. Но там пока параметры оставляют желать лучшего.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 hours ago, khach said:

Вот тут вы меня разочаровали. За это время можно было и свой собственный слепить. Говорю это вполне ответственно, потому что видел пример как гораздо меньшая страна чем Россия просто из чувства "что смогем" такой транзистор слепила практически с нуля. Без всякой связи с Cree. По повду техпроцесса- не путайте мягкое с теплым. Почти вся фотолиторафия кроме затворов воплне исполняется по техпроцессу 1-2 мкм. Обычными масками или вообще direct laser writing по фоторезисту. Только сами затворы надо делать электронолитографией с нанометровым разрешением. Будете смеяться- для этого использовался древний электронный микроскоп слегка модернизированный "на коленке".

Мне вот интересно, откуда у Вас такая уверенность, что на коленке можно слепить годный GaN транзистор с высокой подвижностью электронов? Максимум, что Вы на коленке слепите - это кривой диод Шоттки с миллиметровыми размерами. Таких и у нас в России полно из чувства, "что смогём". Я техпроцесс Вам привёл в пример, чтобы наконец спустились с небес на землю, а не писали тут, что за 20 млн. руб. с "нуля" можно слепить высокотехнологичное изделие. За эти деньги Вы купите средненький VNA с зондовой и не более того. Но Вы продолжаете писать про электронную литографию и пресловутый лазер (не даёт он Вам покоя). 0,25 мкм затвор вообще делается на устаревшей более чем на 20 лет обычной установке фотолитографии. Никто в серийном производстве не будет использовать электронную литографию для обсуждаемых GaN HEMT с затвором 0,15 - 0,5 мкм. Да и дело то не только в стоимости установки фотолитографии и генератора изображений. Вся технологическая линейка стоит огромные деньги, размер которых обычному человеку даже сложно представить. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 hours ago, oleg_uzh said:

На всю РФ таких СВЧ фабрик нужно не много - максимум две. И деньги выделять целенаправленно именно на развитие технологий.

Согласен. Иными словами, нужно нечто вроде пятилеток, примерно тоже самое сейчас происходит в США, которые решили основательно поимпортозамещаться (от Китая и стран ЮВА).

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, oleg_uzh said:

100% процентов чего вы хотите иметь? У вас с математикой проблемы или с пониманием, что такое 100% локализация производства? Вы готовы вложиться в отечественную химоту и оборудование? На весь мир один, два производителя с мировым именем. А это даже не млрды рублей, это триллионы... За чей счет будет банкет? 100% никогда не будет и не надо устраивать Потемкинские деревни. :diablo:

Да это не ко мне вопросы, автор темы спрашивал про то, как создать GaN HEMT с нуля. А так с Вами полностью согласен)

Share this post


Link to post
Share on other sites
59 minutes ago, mepavel said:

Я техпроцесс Вам привёл в пример, чтобы наконец спустились с небес на землю, а не писали тут, что за 20 млн. руб. с "нуля" можно слепить высокотехнологичное изделие. За эти деньги Вы купите средненький VNA с зондовой и не более того. Но Вы продолжаете писать про электронную литографию и пресловутый лазер (не даёт он Вам покоя). 0,25 мкм затвор вообще делается на устаревшей более чем на 20 лет обычной установке фотолитографии.

Не рублей, евро лимонов  как минимум . Угу, 0.25 затвор на старой литографии, верю. Т.е про T-shape затворы слышать не приходилось? А без них 10 ГГц транзисторы как то не получаются. Вы же не УКВ транзистор изобретете с Ft в районе единиц ГГц? А если нет, то прийдется делать такую структуру как на фото, и ножку буквы Т надо электронолитографией резать, т.к с оптикой даже deep-UV она как то не получается ровной по всей длине. А это значит что транзистор закрываться не будет.

 

T-Shape gate.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Согласен с oleg_uzh , что сами виноваты, говоря как всё у нас хорошо и всё получается. Что ведёт к обрезке финансирования. 

 

В мире по крайней мере в сфере микроэлектроники вряд ли есть что-то абсолютно "своё". Грубо говоря, тот же американский транзистор в российском корпусе, насколько он американский? Разработка американская (сколько там специалистов из стран, упустивших их?), производство Тайвань, химикаты третий, оборудование четвёртый... Где-то кому-то что-то обрежут, или образно станет Суэцкий канал - пойдёт задержка в цепочке. Здесь скорее вопрос в степени "своего", степени независимости от остальных. Да, где от своего только корпус, а иногда и вовсе наклейка - это печаль (

+1 за электронную литографию для СВЧ. Не знаю, если  и получают оптикой такие длины затворов, то это наверное на коленках, и будут ли условные штуки?
 

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 hours ago, mepavel said:

Кратко, параметры к сожалению пока не очень-то конкурентоспособные. Но не всё так плохо. Я уже около 5-ти лет занимаюсь исследованием GaN-транзисторов, изготовленных Светлана-Рост. Также активно общаюсь с разработчиками и был у них один раз. Первые образцы были совсем плохи. Транзистор через некоторое время просто самопроизвольно открывался и сгорал, не было пробивных напряжений, частотные свойства были хуже кремниевых транзисторов. Но образцы, которые были полученные в прошлом году, действительно прорыв. Они имеют стабильные параметры и, возможно, даже относительно неплохой процент выхода годных. Но по факту есть ещё некоторые проблемы, которые надо решить.

Что касается конкурентоспособности. У меня были образцы с длиной затвора 0,5 мкм и в сравнении с нашими транзисторами (по технологии 0,25 мкм) наблюдался существенный завал КПД и выходной мощности на вдвое меньших частотах. Усиление, естественно, тоже ниже на 4-6 дБ (большая разница в удельной крутизне). Результаты измерений межэлектродных емкостей и вольтамперных характеристик объяснили в чём отставание.

Уже сейчас можно сделать вывод, что по факту у нас есть фабрика, которая позволяет изготавливать неплохие отечественные GaN-транзисторы, но насколько с "нуля" - этого я точно не знаю. Возможно, если Светлана-Рост уйдёт на техпроцесс 0,25 мкм и исправит некоторые проблемы, то мы получим уже что-то на хорошем уровне. Но я уверен, что для этого нужно вкладывать соответствующие средства. Просто так ничего с места не сдвинется. 

Вообще кроме Светлана-Рост, есть ещё несколько отечественных контор, которые занимаются изготовлением GaN-кристаллов. Но там пока параметры оставляют желать лучшего.

Неужели параметры кристалла Светланы-Рост, пдф которого приведён выше, не сравним (сравнимы, а не в точности равны) с допустим 6П9145Б2 с вашего сайта? 

 

В сравнении транзисторов 0.25 и 0.5 последний естественно проиграет по частоте, но смотря какой целевой частотный диапазон, может отличия будут не очень дольшими

С таким подходом прогресса не будет никогда: ваши клиенты с вас требуют недостижимых параметров, вы с производителей кристаллов требуете параметров, которые без финансовых вливаний (как вы сами сказали выше) невозможны, в итоге прогресса нет.

Почему столько обсуждений литографии? Тут все технологи что ли? На UHV затворы на нитридах тоже нормально получаются, но это совсем другая история. Про обычную контактную литографию для затвора 0.25 точно можно забыть, если нужен стабильный техпроцесс. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 hours ago, mepavel said:

0,25 мкм затвор вообще делается на устаревшей более чем на 20 лет обычной установке фотолитографии.

Вам фотошаблон с такой точностью и необходимой дефектностью никто не сделает, плюс сама по себе обычная установка ФЛ будет давать ошибку совмещения такую, что дай бог парочка транзисторов с пластины будет нормально работать.

Тут реально такое ощущение, что одни технологи собрались. Многие думают, что вот они взяли правильную ГС, сделали правильный Т-затвор, транзистор готов. Ребят, так это не работает. У вас будут утечки, плохой Шоттки, низкие пробивные, большие лаги, маленькая крутизна, маленький ток, очень быстрая деградация, малая плотность мощности. И с этим всем вы будете бороться, даже имея в наличии самое крутое оборудование. А когда вы будете думать, что вы что-то побороли, вас ударит по голове при выпуске следующей пластины. А когда решите менять проектную норму, все пойдет по новому кругу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 hours ago, khach said:

Не рублей, евро лимонов  как минимум . Угу, 0.25 затвор на старой литографии, верю. Т.е про T-shape затворы слышать не приходилось? А без них 10 ГГц транзисторы как то не получаются. Вы же не УКВ транзистор изобретете с Ft в районе единиц ГГц? А если нет, то прийдется делать такую структуру как на фото, и ножку буквы Т надо электронолитографией резать, т.к с оптикой даже deep-UV она как то не получается ровной по всей длине. А это значит что транзистор закрываться не будет.

Не понимаю, причём здесь стандартный T-затвор с GFP (Gate Field Plate). Минимальный размер - это как раз ножка "T", т.е. в первом слое нитрида кремния формируется окно с шириной 0,15 - 0,5 мкм. В 2002-2003 году во всю массово делали кремниевые микросхемы по нормам 130 нм. Старые установки фотолитографии позволяют без проблем сделать это окно, так что нет необходимости прибегать к электронной литографии в серийном производстве, хотя можно. Откуда такие данные, что на UV не получается ровным по всей длине окно (это уже в вопрос к качеству ФШ и оборудованию)? Естественно, что ничего идеального не бывает, но это не мешает нормальной работе транзистора. Смысла никакого нет получать окно с отклонением ширины в единицы нанометров.

1 hour ago, K0nstantin said:

 Где-то кому-то что-то обрежут, или образно станет Суэцкий канал - пойдёт задержка в цепочке. Здесь скорее вопрос в степени "своего", степени независимости от остальных. Да, где от своего только корпус, а иногда и вовсе наклейка - это печаль (

Если так рассуждать, то и оборудование, и материалы должны быть отечественными. Кто этим всем будет заниматься? У нас полно специалистов по разработке оборудования для полупроводникового производства нужной квалификации? Мы в этом безнадёжно отстали. Максимум, что можно сделать - это купить готовую устаревшую технологическую линию. Надо быть реалистами, а не думать, что просто так из воздуха на коленке что-то возникнет своё.

1 hour ago, semigas said:

Неужели параметры кристалла Светланы-Рост, пдф которого приведён выше, не сравним (сравнимы, а не в точности равны) с допустим 6П9145Б2 с вашего сайта?

Параметры 6П9145Б2 занижены относительно его реальных характеристик (таковы были требования ТЗ). Так что, если в этом изделии применить кристалл Светланы-Рост, то в принципе транзистор будет удовлетворять нормам ТУ.

Другое дело, что если рассматривать транзисторы 6П9140А, 6П9141А1, 6П9141Б1, 6П9142А2, 6П9143А3, 6П9143Б2, 6П9144А4, 6П9144Б4, 6П9146А1, тот тут уже пока никак, к сожалению, не получится применять отечественные кристаллы.

1 hour ago, semigas said:

С таким подходом прогресса не будет никогда: ваши клиенты с вас требуют недостижимых параметров, вы с производителей кристаллов требуете параметров, которые без финансовых вливаний (как вы сами сказали выше) невозможны, в итоге прогресса нет.

Да, в итоге получается замкнутый круг. А всё из-за того, что у нас руководители, министры некомпетентны, и думают (или по крайней мере показывают всем своим видом) что на коленке и без знаний (образования) что-то можно сделать. Сейчас эпоха эффективных менеджеров, которые в технике и физике ни-ни. Мало кого волнует кризис в электронной и других промышленностях. Президент чётко сказал, что денег нет! Держитесь как хотите за счёт продажи гражданской продукции. Например, предложил из ТУ-160 сделать бизнес-джет.

1 hour ago, semigas said:

Почему столько обсуждений литографии? Тут все технологи что ли? На UHV затворы на нитридах тоже нормально получаются, но это совсем другая история. Про обычную контактную литографию для затвора 0.25 точно можно забыть, если нужен стабильный техпроцесс. 

Да, одни технологи тут собрались) Контактную литографию даже на 2 мкм не используем. Только для керамических плат. Что уж об этом говорить.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 minutes ago, Maksimka said:

Вам фотошаблон с такой точностью и необходимой дефектностью никто не сделает, плюс сама по себе обычная установка ФЛ будет давать ошибку совмещения такую, что дай бог парочка транзисторов с пластины будет нормально работать.

Тут реально такое ощущение, что одни технологи собрались.

Хм... а как мы даже на наших кремниевых транзисторах делаем затворы 0,3-0,4 мкм на ПАО "Микрон" (длина пальца весьма приличная)? Причём с хорошим качеством. Процент выхода очень высокий даже на большие кристаллы с мощностью 200-300 Вт (периметр 200-300 мм). Сейчас на ПАО "Микрон" уже технологические нормы 65 нм освоили. Вы думаете там электронная литография? У нас тоже готовится новый цех, на котором будет техпроцесс, позволяющий делать затворы 0,25 мкм без электронной литографии.

Ну то что ФШ никто не сделает - это уже совсем интересные утверждения.

14 minutes ago, Maksimka said:

Многие думают, что вот они взяли правильную ГС, сделали правильный Т-затвор, транзистор готов. Ребят, так это не работает. У вас будут утечки, плохой Шоттки, низкие пробивные, большие лаги, маленькая крутизна, маленький ток, очень быстрая деградация, малая плотность мощности. И с этим всем вы будете бороться, даже имея в наличии самое крутое оборудование. А когда вы будете думать, что вы что-то побороли, вас ударит по голове при выпуске следующей пластины. А когда решите менять проектную норму, все пойдет по новому кругу.

Ещё забыли про коллапс тока стока.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 minutes ago, mepavel said:

Хм... а как мы даже на наших кремниевых транзисторах делаем затворы 0,3-0,4 мкм на ПАО "Микрон" (длина пальца весьма приличная)? Причём с хорошим качеством. Процент выхода очень высокий даже на большие кристаллы с мощностью 200-300 Вт (периметр 200-300 мм). Сейчас на ПАО "Микрон" уже технологические нормы 65 нм освоили. Вы думаете там электронная литография? У нас тоже готовится новый цех, на котором будет техпроцесс, позволяющий делать затворы 0,25 мкм без электронной литографии.

Ну то что ФШ никто не сделает - это уже совсем интересные утверждения.

Ещё забыли про коллапс тока стока.

 

Мне кажется вы про разные типы литографий говорите. Maksimka про контактную, mepavel про проекционную. ФШ под проекционку действительно не проблема, а вот под контактную уже другой вопрос.

 

Ну и коллапс тока и лаги это одно и то же. 

Edited by semigas

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this