Toshiba Desarrolla Transistores de Efecto de Campo de Tunelización para MCU de Ultra Baja Potencia

Toshiba Corporation (TOKYO: 6502) anunció hoy el desarrollo de Transistores de Efecto de Campo de Tunelización (Tunneling Field Effect Transistors, TFET) que utilizan un nuevo principio de funcionamiento para Microcontroladores (Microcontroller Unit, MCU) de ultrabaja potencia. Este principio se ha aplicado al desarrollo de dos TFET diferentes utilizando un proceso compatible con la plataforma CMOS. Mediante la aplicación de cada TFET en algunos bloques del circuito, es posible lograr reducciones significativas de energía en los MCU.

Toshiba presentó los TFET, el 9 y el 10 de septiembre, en tres presentaciones realizadas en Solid State Devices and Materials (SSDM) 2014, en Tsukuba, Japón. Dos de las presentaciones se basaron en una investigación conjunta con el Centro de Nanoelectrónica Verde (Green Nanoelectronics Center, GNC) del Equipo de Colaboración en Investigación en el Instituto Nacional de Ciencia Industrial Avanzada y Tecnología (Advanced Industrial Science and Technology, AIST).

El rápido crecimiento de la demanda de dispositivos inalámbricos y móviles está impulsando la demanda de ultrabajo consumo de energía de LSI. En esta situación, los dispositivos innovadores están fuertemente obligados a reducir el voltaje de operación y la corriente de fuga en modo stand-by. El Transistor de Efecto de Campo de Tunelización (TFET) que utiliza el principio novedoso de operación con un efecto de tunelización cuántica ha llamado mucho la atención para lograr la operación de LSI a ultrabaja potencia en lugar de los MOSFET convencionales.

Recientemente, la introducción de nuevos materiales, tales como los semiconductores compuestos III-V, ha sido ampliamente investigada para TFET, ya que tienen el potencial para lograr un alto rendimiento. Sin embargo, es difícil implementar este tipo de materiales en las plataformas CMOS actuales, debido a las dificultades derivadas de la utilización de un proceso especial.

Toshiba ha abordado este problema mediante la optimización de las propiedades del TFET para algunos de los principales bloques del circuito que utilizan el proceso CMOS común. Este enfoque permite una instalación simple del TFET en la línea de producción existente. Toshiba ha desarrollado dos tipos de TFET basados en Silicio (Si): uno para los circuitos lógicos con corriente de fuga ultrabaja y corriente optimizada de ENCENDIDO (ON), y otro para los circuitos de SRAM con una variación extremadamente baja en las características del transistor. Ambos utilizan la operación de tunelización de tipo vertical para mejorar las propiedades de la tunelización. Además, el TFET lógico emplea un proceso de crecimiento material epitaxial controlado con precisión para la formación de la unión de túnel con Silicio (Si) dopado con carbono y fósforo. La heterounión de Si/SiGe también ha sido evaluada, exhaustivamente, para garantizar una configuración optimizada. En consecuencia, el dispositivo alcanza una corriente de ENCENDIDO (ON) de dos órdenes de magnitud más alta que un TFET de Si, que mantiene la misma corriente ultrabaja de APAGADO (OFF), tanto en el TFET de tipo N como el de tipo P. Para el desarrollo de TFET de tipo SRAM, Toshiba ha propuesto la innovadora arquitectura de operación del TFET que no necesita formar una unión de túnel estructural. Elimina la variabilidad del proceso y provoca una variación significativamente suprimida de las características del transistor.

Toshiba va a realizar una demostración de la integración de estos TFET con los MOSFET convencionales en un MCU para reducir el consumo total de energía en un décimo o más, apuntando a la producción y el uso comercial para el año 2017.

Acerca de Toshiba

Toshiba Corporation, una compañía Fortune 500, canaliza las capacidades de clase mundial en los productos eléctricos y electrónicos avanzados y en los sistemas en cinco ámbitos estratégicos de negocios: Energía e Infraestructura, Soluciones Comunitarias, Sistemas y Servicios de Salud, Dispositivos y Componentes Electrónicos, y Productos y Servicios de Estilos de Vida. Guiada por los principios del Compromiso Básico del Grupo Toshiba, “Comprometidos con la Gente, Comprometidos con el Futuro” (Committed to People, Committed to the Future), Toshiba promueve operaciones internacionales para garantizar el “Crecimiento mediante la Creatividad y la Innovación” (Growth Through Creativity and Innovation), y está contribuyendo a lograr un mundo en el que todas las personas vivan en una sociedad segura y cómoda.

Fundada en Tokio en 1875, Toshiba hoy en día está en el centro de una red global de más de 590 empresas consolidadas que emplean a más de 200 000 personas a nivel mundial, con ventas anuales que superan los 6,5 billones de yenes (63 000 millones de USD).
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