Articoli di approfondimento - Transistor più veloci per aumentare la sicurezza
Ma tali applicazioni hanno bisogno di utilizzare dispositivi elettronici a una radiofrequenza più alta che mai, e quindi per funzionare si basano sullo sviluppo di nuovi microchip più veloci. Il progetto "DotFive" ovvero "Towards 0.5 Terahertz Silicon/Germanium hetero-junction bipolar technology"), finanziato dall'UE, ha sviluppato transistor più veloci che getteranno le basi per queste nuove tecnologie. Aumentare la velocità della microelettronica può aprire nuove aree di applicazione: comunicazioni wireless ad alta velocità, evitare le collisioni delle auto o imaging ad alta definizione non invasivo per gli scanner di sicurezza. Ma i microcircuiti capaci di operare a più di 100GHz, necessari per attuare tali nuovi prodotti, richiedono prestazioni di tre volte questa velocità a livello di transistor. È qui che entra in campo il progetto triennale DotFive, con l'obiettivo di progettare "transistor bipolari ad eterogiunzione" (HBT) che potrebbero raggiungere i 500GHz (o 0,5THz). La sfida era quella di raddoppiare la frequenza rispetto allo stato dell'arte esistente alla presentazione del progetto. "E siamo stati capaci di raggiungere quei numeri!", dice il coordinatore del progetto, Gilles Thomas della STMicroelectronics, in Francia. Il consorzio del progetto era composto da quattro fornitori di tecnologia: due società, Infineon e STMicroelectronics, e due istituti di ricerca. Consultare il record del progetto DotFive su CORDIS per maggiori informazioni sui partner . Tutti i partner hanno compiuto notevoli progressi; i due istituti di ricerca hanno prodotto transistor che funzionano alla velocità di destinazione; i migliori risultati finora li ha ottenuti la tedesca IHP Microelectronics GmbH. Il team DotFive ha provato più di un approccio al problema: uno dei pacchetti di lavoro del progetto ha cercato di sviluppare architetture esistenti, mentre un altro ha tentato architetture di "svolta". Come ha spiegato Thomas: "L'architettura che è riuscita meglio è quella che minimizza la maggior parte degli "effetti parassiti" nel transistor (come le capacitanze, le resistenze e la resistenza di accesso) e che mostra il migliore "auto-allineamento" di base, emettitore e collettore." Lavorare insieme Uno dei successi principali del progetto è quindi stato quello di allineare tutti i partner a usare la stessa metodologia, tecnica di caratterizzazione elettrica e tecniche di modellazione in modo che i risultati fossero comparabili tra i partecipanti del progetto. "Al fine di operare a queste velocità, abbiamo dovuto capire fattori mai incontrati prima, nonché la fisica dei loro effetti", dice Thomas. "Questo non sarebbe stato possibile senza la collaborazione." Il tipo di sviluppo tecnologico svolto da DotFive è pre-competitivo, spiega ancora. Le squadre hanno condiviso le loro piattaforme CAD ("Computer aided design"), tecniche di misurazione, parametri del modello e alcune elaborazioni dei dati. Proprio come quando fu concordato lo standard GSM per la telefonia mobile, anche se le aziende coinvolte in una nuova tecnologia sono in concorrenza tra loro a livello di prodotto, hanno comunque bisogno di collaborare per sviluppare e approvare la tecnologia di base e gli standard. L'Europa è il principale produttore di questo tipo di tecnologia, secondo Thomas. "Abbiamo stabilito la tabella di marcia per la radio frequenza (RF), per cui è meglio cooperare per mantenere il nostro vantaggio." Questo è uno dei motivi per cui l'UE ha contribuito con un finanziamento di 9,7 milioni di euro, del bilancio totale complessivo del progetto pari a 14,74 milioni di euro. "Per poter produrre i prodotti che allargheranno il mercato nel corso dei prossimi cinque anni, occorre parlarsi oggi", suggerisce. Risultati nella produzione commerciale "In termini di commercializzazione - continua Thomas - nei tre anni del progetto abbiamo voluto completare tre cicli di apprendimento, con un crescente miglioramento della progettazione, dei processi e degli strumenti." I risultati del ciclo del primo anno sono già incorporati nel design dei circuiti in preparazione, con un aumento della velocità di circuito da 77GHz a 120GHz . "Ora siamo nella fase di qualificazione dei risultati del terzo ciclo - dice Thomas - con i radar di dimostrazione che funzionano a 140GHz. "I radar per auto hanno raggiunto una nuova generazione grazie a questo progetto", dice Thomas. Oltre alla banda 77GHz assegnata dagli standard internazionali, il progetto prevede una nuova banda a 120GHz per i radar a più lungo raggio. "Vorremmo anche sviluppare sistemi di imaging usando onde millimetriche", dice. Questi si trovano al di sopra della gamma 100GHz , tra le microonde e la radiazione infrarossa. Tali sistemi di imaging potrebbero contribuire alla sicurezza pubblica, migliorando gli scanner di sicurezza. "Attualmente tali sistemi esistono, ma sono costosi, ingombranti e consumano parecchia energia elettrica"- spiega - in quanto sono costituiti da componenti discreti e non microcircuiti. E dato che non utilizzano componenti integrati, non possono essere assemblati in serie di grandi dimensioni, il che significa che la loro risoluzione rimane scarsa. "Per gli scanner, se riusciamo nella miniaturizzazione e integrazione dei nostri nuovi componenti ad alta velocità sul silicio - dice Thomas - sarà come passare dai computer degli anni '50, che riempivano una stanza con aria condizionata, ai PC." I vari partner del progetto stanno ora imboccando percorsi diversi per immettere i loro prodotti sul mercato. Dopo aver stabilito le tecnologie di base, il lavoro si sta spostando dalla ricerca pura per lo sviluppo commerciale. "Ora abbiamo iniziato un nuovo progetto di microelettronica, finanziato dal cluster CATRENE del programma Eureka, per sviluppare una tecnologia BiCMOS basata su HBT a 500GHz e CMOS digitali per la produzione industriale", dice Thomas. Questi sarebbero in grado di integrare sullo stesso chip i componenti RF con l'elaborazione digitale delle immagini. Tali microcircuiti rivoluzionari potrebbero contribuire a far continuare il successo europeo su questi mercati, nonché a cambiare radicalmente la nostra vita attraverso nuove applicazioni. DotFive è stato finanziato dal Settimo programma quadro (7° PQ) dell'UE, nell'ambito del sottoprogramma e della linea di bilancio delle TIC "Componenti nanoelettronici e integrazione elettronica di prossima generazione". Link utili: - "Towards 0.5 Terahertz Silicon/Germanium hetero-junction bipolar technology" - Record dei dati del progetto DotFive su CORDIS - Nanoelectronics Research on CORDIS - Settimo programma quadro - Eureka programme - "Cluster for application and technology research in Europe on nanoelectronics" - Catrene Articoli correlati: - Video DotFive - The automotive internet, from vision to reality - Road to integrated vehicle safety systems - Driving the future of in-vehicle ICT - Nuovo sistema informatico avvisa i guidatori di eventuali pericoli