Belgialainen nanoelektroniikan ja digitaalisten teknologioiden tutkimuskeskus IMEC on saavuttanut merkittävän virstanpylvään suprajohtavan digitaaliteknologian kehityksessä. IEEE International Electron Devices Meeting -konferenssissa San Franciscossa se esitteli kolme keskeistä rakennuspalikkaa suprajohtavan prosessorin toteuttamiseksi. Suprajohtavat liitännät, Josephson-liitokset ja kondensaattorit ovat täysin yhteensopivia CMOS-valmistusprosessien kanssa.
Suprajohtavan digitaaliteknologian odotetaan mullistavan laskentateknologian erityisesti tekoälyn (AI) ja korkean suorituskyvyn laskennan (HPC) aloilla. Suprajohtavat materiaalit mahdollistavat nollavastuksen kryogeenisissä lämpötiloissa eli lähellä absoluuttista nollapistettä, mikä vähentää energiahäviöitä dramaattisesti. Imecin tutkimukset osoittavat, että ensimmäisen sukupolven suprajohtavat järjestelmät voivat olla jopa 100 kertaa energiatehokkaampia ja 10–100 kertaa suorituskykyisempiä kuin nykyiset CMOS-pohjaiset järjestelmät.
IMEC esitteli IEDM-kokouksessa NbTiN- eli niobi-titaani-nitridi -pohjaiset johteet ja niiden liitännät. Niillä saavutettiin johtavia (>120 mA/µm²) yli 13 kelvinin lämpötiloissa. Josephson-liitokset perustuvat NbTiN:n ja amorfisen piin rakenteeseen ja ne korvaavat perinteiset CMOS-transistorit. Niissäkin virrantiheys oli ennätyksellinen (>2,5 mA/µm²).
Lisäksi IMEC esitteli MIM- eli metallieriste-metallikondensaattorit. NbTiN/HZO-pohjaiset kondensaattorit tarjoavat säädettävän kapasiteetin (~28 fF/µm²), mikä parantaa virranhallintaa ja energiatehokkuutta.
IMECin teknologia on suunniteltu skaalautumaan CMOS-valmistusprosesseihin, jotka ovat standardi puolijohdeteollisuudessa. Tämä mahdollistaa suprajohtavan teknologian kaupallistamisen perinteisissä tuotantolaitoksissa. Lisäksi komponentit kestävät tavanomaisia prosessointilämpötiloja (420 °C), mikä tekee niistä käytännöllisiä monitasoisten metallikerrosrakenteiden valmistuksessa.
Imecin tutkimukset jatkuvat, ja tavoitteena on kehittää valmiita suprajohtavia prosessoreita, jotka voivat mullistaa laskentateknologian tehokkuuden ja suorituskyvyn.