三五族半导体将无限延长摩尔定律寿命？

　　美商 POET Technologies 预言，砷化镓(Gallium arsenide，GaAs)很快就会取代矽，成为高性能晶片的材料选择；而曾任职于贝尔实验室(Bell Labs)的该公司共同创办人暨首席科学家Geoff Taylor表示，上述论点自1980年代就已经被提出。

　　Taylor指出，相较于矽，砷化镓能在提升电晶体性能的同时，整合光学电路的功能；这些特质能带来更高的性能以及创新的晶片架构，并因此让摩尔定律(Moore's Law)寿命无限延长。“数位逻辑矽晶片在4GHz就会遇到瓶颈，但我们今日已经能制造小型的砷化镓类比电路，切换频率达到100GHz，而且在不远的将来还能进一步达到400GHz；”他在接受EETimes美国版编辑访问时表示：“只要加上POET打造的光学发射器以及探测器做为晶片上光学互连。”

　　在同一颗晶片上结合标准逻辑单元以及光学元件，是设计方法上的一大改变，POET是取得了EDA供应商Synopsys的协助，才成功设计出光电混合元件；举例来说，光学回路能实现超低抖动振荡器，且频宽高于矽材料。POET也打算以多波长方式，打造超精密的类比数位转换器，透过将电压编码为波长，用更低功耗以及更少元件产出更高解析度以及位元率。

　　POET的砷化铟镓环形振荡器号称比矽振荡器更精确且频率更高

　　其他砷化镓这类三五族半导体(III-V)材料超越矽的优势，包括较低的操作电压──藉由应变量子阱(strained quantum wells)达到最低0.3V，电子迁移率12,000 cm2/ (V·s)──POET表示，如此能将三五族晶片功耗降低十倍以上。不过目前砷化镓晶圆片比矽晶元的成本高出许多；对此Taylor表示，新一代矽晶片采用的FD-SOI制程，成本其实与砷化镓差不多。

　　大多数三五族元素，包括铟(In)、镓(Ga)、砷(As)以及磷 (phosphorous，P)，都有比矽更高的电子迁移率，但在制造上也有特定的问题使得它们无法取代矽材料；换句话说，缺乏数位电路的强化元件，以及缺乏互补设计的p通道电晶体。在打造能在上面同时制作出n型与p型电晶体的基板之前，POET已经发现了一个方法，能在砷化铟镓以及砷化镓晶圆片上长出连续层(successive layer)，每一层都有一点铟。

　　p型电晶体最终可在应变砷化铟镓量子阱中，以大约1900 cm2/(V·s)的电洞迁移率被制作出来，而n型电晶体的迁移率更高、达8500 cm2/ (V·s)；至于矽的迁移率仅1200 cm2/ (V·s)。POET期望能将n型电晶体的迁移率提升至12,000，以实现超高数位逻辑率的互补HFET。