康奈尔大学领导半导体研究中心

康奈尔大学将领导由半导体研究公司JUMP 2.0财团资助的七个新研究中心之一。

通过大卫·纳特 2023年1月15日
图片由Brett Sayles提供

半导体的见解

  • 新设施将专注于材料科学和新的设备架构。
  • 该中心的研究人员将改进现有科学,开发新的工程技术,目的是在未来3-15年内改善半导体行业。
  • 该中心将与行业领导者密切合作,最大限度地发挥其工作的影响力和相关性。

康奈尔大学正在领导一个新的3400万美元的研究中心,该中心将加速创造节能半导体材料和技术,并为微电子系统开发革命性的新方法。

SUPeRior节能材料和器件(SUPREME)中心将与该中心的赞助商半导体研究公司(SRC)合作,汇集来自14所高等教育机构的领先研究人员。SUPREME是SRC JUMP 2.0联盟资助的七个中心之一。该中心将由SRC及其14所合作大学资助;康奈尔大学将在这个为期五年的项目中投资700万美元。

合作伙伴包括:康奈尔大学;麻省理工学院;博伊西州立大学;佐治亚理工学院;北卡罗来纳州立大学;西北大学;伦斯勒理工学院;罗切斯特理工学院;斯坦福大学;耶鲁大学; the University of Colorado, Boulder; the University of Texas, Austin; the University of California, Santa Barbara; and the University of Notre Dame.

康奈尔大学工程学院William L. Quackenbush工程材料科学与工程、电气与计算机工程教授邢慧丽(Huili Grace Xing)将担任该中心主任。Tomás帕拉西奥斯是微系统技术实验室主任,也是麻省理工学院电气工程和计算机科学教授,他将担任该中心的副主任。该中心的总经理将由凝聚态物理学家托马斯·迪内尔(Thomas Dienel)担任,他一直在康奈尔大学界面材料加速实现、分析和发现平台(PARADIM)运行用户项目。

邢说:“我们的中心将专注于材料科学、新的器件架构以及它们如何相互作用。”他自己的开创性研究包括支持单极或双极输运的材料,如2D材料、超宽带隙半导体,以及具有创纪录性能的器件,这些器件揭示了基本限制。

“我们不是在设计一种特定的方法,”她说。“我们实际上正在深入到物质基因组层面。如果我们深入到各个组成部分并建立连接,那么我们就可以在逻辑、内存、计算、传感和通信方面以理想的能源效率服务于非常广阔的应用空间。

半导体中心的四个目标

该中心的研究人员将探索基础新科学和新颖的工程技术,目标是在未来3-15年推动半导体行业的发展,同时培训下一代科学家和工程师跨学科工作。

该中心的四个主要目标是:

  1. 组建由材料科学家、设备工程师、化学家和物理学家组成的跨学科团队,开发新材料、技术和设备,为关键应用带来至少10倍的系统级性能提升;

  2. 加快微电子领域的发现和“从实验室到工厂”的转变步伐,在康奈尔大学和合作机构的纳米制造设施中创建原型设备;

  3. 与隶属于SRC管理的工业研究参与者和美国国防高级研究计划局(DARPA)的联合大学微电子计划(JUMP)最新迭代的其他六个中心保持密切合作,SUPREME开发和演示可用于JUMP 2.0中其他中心构建的原型芯片和系统的新材料和技术;而且

  4. 确保多样化和广泛的劳动力发展。

约瑟夫·希尔伯特工程学院院长林登·阿彻(Lynden Archer)说:“我们已经知道康奈尔大学工程学院正在半导体材料科学和工程领域的前沿进行研究。”“有了这个新的多机构研究中心,我们展望未来,并在多个领域发挥领导作用,包括自主系统和机器人、能源系统、医学和太空探索——所有这些领域都需要半导体材料的进步和消耗更少能源的新设备架构。”

SUPREME围绕四个跨学科的子主题(或重点)进行组织:数字和模拟;内存和应用程序;互联与计量;以及材料的发现和加工。

第一个目标是利用二维材料、宽和超宽带隙半导体、先进铁电体、自旋和分子材料的独特特性,开发新一代数字和模拟器件。

第二个重点将为嵌入式和神经形态记忆和存储技术(如铁电、自旋电子和电化学设备)提供新方法,这些技术将支持未来的计算工作量。

第三个重点将是电子传输的新物理和新材料——如各向异性导体和拓扑半金属——以设计更好的器件与器件之间的互连,以及模具与模具之间的互连。这一推力还将发展先进的计量学,以表征新材料,并通过高通量实验加速材料的发现。

第四个推力将开发前三个以器件为重点的推力所需的新材料和加工技术,重点是几种广泛的材料:用于逻辑和模拟计算的2D和宽带隙材料;低功率互补结构金属氧化物半导体;用于新型存储/计算架构的铁电和电化学材料,以及用于互连的强非线性光学材料。

在该中心的25名首席研究员(pi)中,有7名康奈尔大学的教师,包括:邢;电子与计算机工程学院、材料科学与工程系David E. Burr工程教授Debdeep Jena;James Hwang, 1976年硕士,1978年博士,材料科学与工程研究教授;丹·拉尔夫,93年博士,艺术与科学学院F.R.纽曼物理学教授;电气和计算机工程约瑟夫·p·里普利工程教授法尔汉·拉纳;裘蒂·查,09年博士,材料科学与工程教授;以及材料科学与工程工业化学赫伯特·菲斯克·约翰逊教授达雷尔·施洛姆。

邢教授表示,pi还将与行业领袖密切合作,最大限度地发挥他们工作的影响力和相关性,这不仅将带来更多的节能技术,而且最终还将促进平等。

“我们想要的技术可以使用尽可能少的能源,但提供尽可能多的功能。如果我们想宣传平等,这是至关重要的。”“如果我们能够降低现代生活中我们想要拥有的所有这些基本手段的能源消耗,我们就可以降低每个人获取信息、接受教育和获得机会的障碍。”


作者简介:康奈尔大学的大卫·纳特