¿Qué es el silicio germanio (SiGe)?

He oído que los chips SiGe pueden ser más rápidos que los chips de silicio comunes.

¿Qué es SiGe y por qué es más rápido que el silicio común?

SiGe es una aleación de semiconductores, lo que significa una mezcla de dos elementos, silicio y germanio. Desde el año 2000, más o menos, SiGe se ha utilizado ampliamente para mejorar el rendimiento de los circuitos integrados de varios tipos. SiGe puede procesarse en equipos casi iguales a los utilizados para el silicio ordinario. SiGe no tiene algunos de los inconvenientes de los semiconductores compuestos III-V como el arseniuro de galio (GaAs), por ejemplo, no le falta un óxido nativo (importante para formar estructuras MOS) y no sufre de fragilidad mecánica que limita la tamaño de la oblea de GaAs. Esto da como resultado costos que son solo un pequeño múltiplo del silicio ordinario, y mucho más bajos que las tecnologías de la competencia como GaAs.

SiGe permite dos mejoras principales en comparación con el silicio ordinario:

Primero, agregar germanio aumenta la constante reticular de la aleación. Si se cultiva una capa de Si encima de SiGe, habrá una deformación mecánica inducida por el desajuste constante de la red. La capa filtrada tendrá mayor movilidad de portador que el Si no deformado . Esto se puede usar, por ejemplo, para equilibrar el rendimiento de los transistores PMOS y NMOS, reduciendo el área necesaria para un circuito CMOS dado.

En segundo lugar, la aleación SiGe puede usarse selectivamente en la región base de un BJT para formar un transistor bipolar de heterounión (HBT). Los HBT de SiGe se han demostrado con velocidades (f _T ) de hasta 500 GHz , y están disponibles comercialmente con f _{T de} hasta 240 GHz . El SiGe HBT también tiene menos ruido que un BJT de silicio estándar.

Además de la respuesta de The Photon (que se refiere a incrustar pequeñas porciones de SiGe en Si IC de otro modo canónicos), también existen beneficios potenciales al contaminar los átomos de Si con Ge durante la fabricación de lingotes.

Hay informes de que la estructura de SiGe es más resistente mecánicamente y es menos propensa a diversos defectos introducidos como parte del proceso de fabricación.

La reducción en los defectos de fabricación logrados con la contaminación por Ge es beneficiosa no solo para VLSI, sino también para Fotovoltaica .

La técnica anterior aún no se ha empleado, pero los resultados de la investigación en curso sugieren que no llevará mucho tiempo convertirse en un vector importante en la industria de los semiconductores.

Para completar e imparcialidad, no debemos olvidar también las desventajas de esta tecnología:

• Mayor costo asociado con más pasos de procesamiento
• Dificultades para cultivar un óxido en SiGe
• Ge tiene menor conductividad térmica que Si
• Seguramente mucho mas