Д-ра Марк Бургенер (Mark Burgener) и Роналд Риди (Ronald Reedy), сооснователи компании Peregrine Semiconductor, получили премию Noble Award за исследование и разработку технологии кремния на сапфире.
Премия Noble Award учреждена институтом IEEE в 2000 г. за вклад в развитие технологий. Она носит имя Даниэля Ноубла (Daniel Noble). На очередном Международном симпозиуме по микроволновым технологиям IMS2011, который только что прошел в Балтиморе, Бургенер и Риди удостоились этой высокой награды. Джанин Лав (Janine Love), редактор EETimes, воспользовалась представившимся поводом, чтобы узнать у Роналда Риди, в каком состоянии находится работа над КнС.
— Как Вы классифицировали бы КнС в терминах развивающейся технологии?
— Кремний на сапфире – одно из самых последних воплощений кремниевой технологии. Она прошла немалый путь от биполярной технологии, разработанной в 1960-х гг., МОП-структур в 1970–1980-х гг. и, наконец, технологий кремния на изоляторе (КнИ) в 1990–2000-х гг. Каждый из этих вариантов разрабатывался в соответствии с потребностями рынка и, в первую очередь, с законом Мура для цифровых ИС. КнС – наиболее успешная разновидность технологии КнИ, предназначенной для совершенствования рабочих характеристик и интеграции в РЧ-цепи. Спрос на эту технологию наблюдается с 1990-х гг., когда появились коммерческие беспроводные сети. К настоящему времени совокупный объем коммерческих рынков составил 700 млн устройств, изготовленных по технологии UltraCMOS.
— Как Вы стали заниматься КнС?
— В середине 1970-х гг., когда я работал в Центре микроэлектроники ВМФ США, мне было поручено разработать технологию следующего поколения, которая придет на смену объемному кремнию. В то время почти никто еще толком не применял КМОП-технологию, тогда как я должен был найти ей замену на тот момент, когда она исчерпает лимит энергопотребления. В конце 1980-х гг. 5-В микропроцессоры, изготовленные по технологии КМОП, уже дымились в настольных компьютерах, и потому возник спрос на малопотребляющую электронику. Эти обстоятельства подстегнули коммерческий интерес к технологиям КнИ и КнС.
— Как Вам удалось адаптировать ее для массового производства с высоким выходом годных?
— До сих пор самой главной проблемой было создать коллектив профессионалов, который смог бы доказать, что наш вариант технологии КнС может применяться в массовом производстве надежной и недорогой продукции. Несмотря на то, что сапфир – широко используемый материал, даже небольшие изменения в КМОП-процессе должны тщательно прорабатываться. По моим оценкам, наши техпроцессы на 99% совпадают с КМОП-процессами, поэтому речь идет о дополнительных усилиях лишь в отношении 1%. В первую очередь, следует упомянуть такие процессы как обработка пластин или метрология прозрачных пластин, а также скрайбирование сапфировых подложек. При этом мы всегда ограничивались лишь настройкой параметров техпроцесса. Требования к тому, чтобы КМОП можно было использовать в коммерческом производстве, было ключевым условием не только в центре микроэлектроники ВМФ, но и в нашем бизнес-плане.
— Что было необычного в Вашей работе?
— Время, которое мы потратили на реализацию своей идеи. Мне сразу захотелось создать компанию, работающую по фаблесс-модели. Беда с новыми производственными технологиями в том, что фаундри занимаются только серийным выпуском продукции, но ни один стартап не может в самом начале своей деятельности рассчитывать на большие объемы продукции. Понимая эту проблему, мы решили инвестировать в создание производственных мощностей. Как только мы вышли на серийный выпуск, мы продали производство и вернулись к фаблесс-модели. Теперь мы пользуемся несколькими производственными ресурсами и имеем надежную цепочку поставок.
— С какими трудностями Вы столкнулись в процессе работы?
— Нам было очень трудно собрать средства на осуществление своих идей. Первые 10 лет мы пользовались венчурным капиталом, который надо было еще найти. Самой сложной технической проблемой, как я уже говорил, стала организация серийного производства. Наша UltraCMOS-технология оказалась более мощной, чем поначалу казалось. По мере появления в сотовых телефонах цифровых интерфейсов связи линейность стала весьма востребованным параметром. Благодаря тому, что UltraCMOS обеспечивает высокую линейность, мы стали выпускать конкурентоспособную продукцию, как только удалось наладить производство.
— Насколько хорошо принимают эту технологию?
— На первых этапах ее разработки я опасался того, что большое количество разработчиков, обжегшихся на реализации КнС в предыдущих ее вариантах, не захотят участовать в новом проекте. Но, к своему удивлению, обнаружилось, что очень многие разработчики микросхем ценят ту простоту использования изолирующего материала подложки и его преимущества, которые не обеспечивает ни один другой материал. Догадываюсь, многие производители считают эту технологию слишком дорогой. Большая часть нашей продукции используется в сотовых телефонах, т.е. на рынке с самой жесткой конкурентной борьбой. Единственный недостаток сапфировой подложки – в ее стоимости, которая сопоставима со стоимостью подложки на базе GaAs или некоторых других подложек КнИ. Однако стоимость сапфировых подложек быстро снижается благодаря огромному спросу на светодиоды белого свечения. Ежегодное потребление этих подложек составит десятки миллионов штук, что дополнительно повысит их привлекательность.
— Каковы перспективы развития КнС?
— Мы работаем сразу в нескольких направлениях. На технологическом фронте мы движемся по пути перехода на новые нормы. Разумеется, продукция компании Peregrine Semiconductor, в первую очередь, предназначена для использования в RFFE-интерфейсах (high-power RF front end), что накладывает определенные требования на устройства. Наши переключатели также пользуются большим спросом. Мы выпускаем перестраиваемые антенны, а также разрабатываем технологии интеграции сложных системных функций в один кристалл. Мы по-прежнему считаем, что наилучший способ реализации всех этих замыслов базируется на технологии КМОП.
Хотелось бы сказать, что полученная мною награда свидетельствует о том, что новые технологии активно внедряются в коммерческое производство. Такой успех возможен только благодаря труду сплоченной группы профессионалов.