Grâce à un procédé innovant de collage au cuivre à basse température, les chercheurs ont réussi à fusionner le GaN avec des puces en silicium. Cette avancée technologique promet d’améliorer considérablement les performances et l’autonomie des smartphones tout en réduisant leur consommation d’énergie. Elle ouvre également de nouvelles perspectives pour la 5G et l’informatique quantique.
Le nitrure de gallium (GaN) est actuellement le deuxième matériau semi-conducteur le plus utilisé au monde après le silicium. Ses propriétés uniques le rendent particulièrement adapté aux domaines de l’éclairage, des systèmes radar et de l’électronique de puissance. Cependant, son coût élevé et les procédés d’intégration complexes ont limité son adoption généralisée. Pour résoudre ce problème, le MIT (Massachusetts Institute of Technology) en collaboration avec plusieurs institutions a développé une technologie de fabrication innovante permettant d’intégrer efficacement des transistors GaN sur des puces en silicium standard, combinant ainsi trois avantages clés : faible coût, haute performance et compatibilité avec les procédés existants.
Le cœur de cette technologie repose sur une découpe laser de précision qui sépare les micro-transistors (d’une taille de seulement 240×410 microns) sur une plaquette de GaN, puis les intègre avec précision sur une puce en silicium grâce à un procédé de collage au cuivre à basse température. Contrairement aux solutions traditionnelles utilisant de l’or, le collage au cuivre s’effectue à moins de 400°C, réduisant ainsi les coûts et éliminant le besoin d’équipements spéciaux. La disposition distribuée permet également d’optimiser la dissipation thermique, abaissant la température globale du système.
L’équipe de recherche a déjà développé avec succès un amplificateur de puissance haute performance basé sur cette technologie, démontrant une intensité de signal et une efficacité énergétique bien supérieures aux dispositifs traditionnels en silicium. Une fois appliquée aux smartphones, cette innovation pourrait offrir des connexions réseau plus rapides, une meilleure autonomie et une qualité de communication plus claire. De plus, cette technologie est compatible avec les lignes de production existantes, ouvrant des perspectives non seulement pour l’amélioration des appareils électroniques grand public, mais aussi pour le matériel nécessaire aux domaines de pointe comme l’informatique quantique – le GaN surpassant le silicium dans les environnements à très basse température.
En combinant les procédés éprouvés des puces en silicium avec les performances exceptionnelles du GaN, cette technologie pourrait accélérer le développement des communications 5G, des centres de données et des technologies quantiques, remodelant ainsi le paysage de l’industrie électronique.
Source : SciTech Daily
