Росэлектроника приступила к разработке перспективных типов транзисторов

Холдинг «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех начал разработки перспективных типов транзисторов, относящихся к самым передовым мировым научно-техническим решениям. В частности, АО «Государственный завод «Пульсар» (Москва) приступил к проектированию транзистора на основе нитрида галлия (GaN) – широкозонном полупроводнике, открывающем большие возможности в производстве блоков питания различных типов, развитии мобильной и космической связи. Специалисты предприятия планируют получить опытные образцы нового изделия уже в 2017 году.

В то же время АО «НПП «Салют» (Нижний Новгород) приступило к изысканиям в сфере создания, так называемых, спиновых полевых транзисторов (spin, — вращение, вращать — собственный момент импульса элементарной частицы, имеет квантовую природу, не связан с перемещением частицы). Этот тип полупроводниковых приборов отличает высокая скорость переключений между состояниями транзистора и низкое энергопотребление.

«Новые разработки в сфере полупроводников в конечном счете обеспечивают эффективность техники будущего вне зависимости от сферы ее применения. Это основа грядущей цифровой эры. Поэтому Росэлектроника прилагает все возможные усилия для обеспечения перспективных разработок и превращения их в готовое изделие с высококонкурентными параметрами», — заявил генеральный директор АО «Росэлектроника» Игорь Козлов.

Гетероэпитаксиальные структуры GaN и твердых растворов на его основе являются основной частью оптоэлектронных приборов, таких как светодиоды и лазеры. Все более широкое применение они находят и в области радио- и силовой электроники – СВЧ-транзисторов, усилителей сигнала, силовых переключательных транзисторов, преобразователей тока и прочих приборов.

Развитие производства мощных переключательных транзисторов, созданных на основе GaN, как ожидается, уже в ближайшее десятилетие приведет к значительному уменьшению габаритов блоков питания, адаптеров, зарядных устройств. В частности, позволят принципиально сократить массу и повысить эффективность электромобилей и гибридов.

В мобильной связи пятого поколения мощные СВЧ-транзисторы на основе GaN позволят увеличить объемы передаваемого трафика за счет большего диапазона частот. На сегодня разработчики «ГЗ «Пульсар» совместно с совместно с Институтом сверхчастотной полупроводниковой электроники РАН (Москва) провели работы по созданию приемопередающих модулей в диапазонах 23-25 ГГц и 57-64 ГГц. Это позволит уже в ближайшее время выпускать монолитные интегральные схемы на основе широкозонных полупроводников.

Приборы на основе GaN обладают высокой радиационной стойкостью, что обуславливает их широкое проникновение в отрасль космической связи.

Что касается спиновых транзисторов, то в настоящее время еще нигде в мире не налажено серийное производство этих приборов. Специалисты НПП «Салют» совместно с учеными Научно-исследовательского физико-технического института Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского проводят аналитические исследования и патентные поиски в сфере спиновых транзисторов.

Основная идея спиновых транзисторов заключается в том, что электроны, инжектируемые в канал транзистора, проходят через ферромагнитный «исток», где приобретают определенную поляризацию. Под действием приложенного электромагнитного поля в канале спины электронов испытывают прецессию и подходят к уже ферромагнитному «стоку». Направление поляризации спина электронов определяется приложенным напряжением на затворе. Таким образом, существуют два варианта, когда спин-поляризованный ток проходит через «сток», либо же, когда спинового тока нет.

Идея очень привлекательна в связи с тем, что обещает создание прибора с очень высокой скоростью переключения между состояниями транзистора и низким энергопотреблением прибора. При этом технологически процесс изготовления спиновых транзисторов, как ожидается, подобен технологиям создания традиционных полевых транзисторов, что существенно удешевляет планируемое производство.