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24 - ELETTRONICA OGGI 494 - MAGGIO 2021 TECH INSIGHT SIC/GAN Dispositivi elettronici a semiconduttore composto a largo Bandgap (Wide BandGap) I l non rispetto della Legge di Moore da parte del- la tecnologia standard ha incentivato la ricerca di dispositivi alternativi al Silicio; in questo contesto il mercato dei componenti elettronici si sta spostando sempre più verso semiconduttori di tipo composto che evidenziano performance superiori e tra cui spiccano il Carburo di Silicio e il Nitruro di Gallio. Fino a qualche tempo fa, la maggior parte dei dispo- sitivi elettronici attivi a semiconduttore si basava essenzialmente sull’impiego del Silicio (Si); questa tecnologia di tipo convenzionale negli ultimi anni ha manifestato crescenti limitazioni nello sviluppo di nuo- vi prodotti con prestazioni più spinte, a causa dell’av- venuto raggiungimento dei limiti intrinseci correlati con le proprietà dello stesso materiale. Esaminando i transistori Mosfet più piccoli che siano mai stati fabbricati (nel 2019, presso i laboratori Na- tional Lab di Berkeley), si deve focalizzare l’attenzione sul fatto che presentano una lunghezza di canale di soli 7 nm; una simile dimensione rappresenta poco più di un ordine di grandezza se posta a confronto con il singolo atomo di Silicio il cui diametro ammonta a 220 pm, ovverosia solamente 32 volte maggiore della dimensione atomica. Componenti elettronici le cui dimensioni geometriche sono in un certo qual modo paragonabili con quelle dell’atomo del semiconduttore che li costituisce, nella fattispecie del Silicio intorno alla decina di nanometri o meno, potrebbero dare luogo ad effetti di tipo quanti- stico provocando conseguentemente una perdita della capacità di controllo del flusso della corrente; si com- prende facilmente che i recenti progressi compiuti in termini di miniaturizzazione e orientatati alla riduzione delle dimensioni dei componenti stessi, hanno ineso- rabilmente spinto la tecnologia del Silicio verso quei valori che rappresentano i limiti fisico-teorici di tale elemento chimico. La saturazione che già da vari anni sta interessando il processo di scaling su tale tecnologia, intesa come il mancato rispetto della legge di Moore sin dal 2007, implica che l’attività di ricerca e sviluppo in ambito microelettronico è diventata ovviamente sempre più impegnativa e per alcuni aspetti anche antieconomica, richiedendo sforzi crescenti in termini di investimen- ti, poiché risulta notevolmente complicato continuare a conseguire significativi miglioramenti delle perfor- mance che permetterebbero a tali dispositivi di segui- tare a operare in maniera efficiente nelle varie applica- zioni a cui sono dedicati. Allo scopo di riuscire a migliorare sempre più le pre- stazioni superando contestualmente i vincoli tecno- logici imposti dalle proprietà del Silicio e soprattutto poter rispondere adeguatamente alle esigenze avan- zate dalla vasta miriade di applicazioni elettroniche, Fra le nuove tipologie di semiconduttori, sicuramente il Carburo di Silicio (SiC) ed il Nitruro di Gallio (GaN) sono quelli che stanno decisamente emergendo e riscuotendo ottimi feedback di risposta del mercato; di entrambi si riescono a sfruttare molti ed importanti vantaggi che si rivelano fondamentali se commisurati con la tradizionale tecnologia del Silicio, per il fatto che alcune loro caratteristiche sono 3 ÷ 4 volte migliorative Giuseppe Vacca PhD Senior HW Design Engineer SITAEL