Новости про исследования и наука и техпроцесс

Безусловно, производители ищут выход из этой ситуации, пробуют различные материалы, которые позволят им и дальше сокращать размеры транзисторов. И вот, вслед за IBM, которая анонсировала 2 нм техпроцесс, крупнейший мировой производитель микросхем, TSMC, при поддержке Национального университета Тайваня и Массачусетского института технологии, объявил о разработке материала под названием полуметаллический висмут, который должен обеспечить возможность производство чипов с элементами в 1 нм в будущем.

По мере уменьшения размеров элементов производители сталкиваются с растущим влиянием их сопротивления и снижением силы тока на контатных электродах, которые отвечают за подачу питания. Согласно проведённому исследованию, использование полуметаллического висмута в качестве контактных электродов транзисторов может значительно снизить сопротивление и повысить силу проходящего тока. И всё это на контактах толщиной в 1 атом.

Пока технология находится на экспериментальном этапе, так что до коммерческой реализации 1 нм микросхем придётся подождать несколько лет.

Первый чип с медными дорожками был изготовлен в 2000 году. Он содержал 1 км линий связи на квадратный сантиметр. Директор Intel по технологии линий связи и интеграции Рут Бреин отметила, что современные 14 нм чипы содержат более 10 км линий связи на квадратный сантиметр. Длина линий связи резко возросла. В то же время плотности возросли в 20 раз, что является губительным для медных линий.

Сейчас медные дорожки настолько тонкие, что ток, текущий по ним, может вызвать их повреждение на атомарном уровне. В современных процессорах дорожки размещаются в желобах из нитрида тантала с толщиной стенки 2 нм, которые предотвращают медные дорожки от деформации.

Существующая технология будет работоспособна при размерах элементов 10 нм и 7 нм, однако будущие технологии потребуют альтернатив. Исследователи из Стэнфордского Университета отметили, что графен может решить эту проблему. Они отмечают, что  полупроводниковая промышленность избегает интеграции новых материалов настолько долго, насколько это возможно. Однако из этой ситуации нет иных выходов. Если жизнь меди не может быть продолжена, она должна быть замещена другими материалами, например, кобальтом или графеном.

IBM утверждает, то новый транзистор потребляет меньше энергии и при этом способен пропускать больше тока, чем транзисторы изготовленные по современным технологиям.

«Результат реально демонстрирует преимущества нанотрубок в наиболее сложных транзисторах»,— заявил профессор материаловедения Университета Иллинойса Джон Роджерс (John Rogers). «Совершенно ясно, что нанотрубки имеют достаточный потенциал для создания чего-то на самом деле конкурентного, или дополнительного, кремнию». В настоящее время размер самых маленьких транзисторов составляет 22 нм.

Успех 9 нм карбоновых нанотрубчатых транзисторов потенциально расширит традиционную электронику, поскольку, как мы знаем, он превосходит 10 нм предел для кремниевых транзисторов. «Если нанотрубки не могут зайти намного дальше кремния, тогда работа над ними ─ это пустая трата времени», ─ заявил Аарон Франклин (Aaron Franklin), исследователь из IBM Watson Research Center. Тем не менее, он добавил: «Мы сделали транзистор из нанотрубок в агрессивном размере и показали, что они намного лучше самых лучших кремниевых образцов».

Однако несмотря на то, что технология получила довольно оптимистичные оценки, её промышленное применение будет крайне затруднительным, поскольку в настоящее время изготавливать углеродные нанотрубки в таких больших объёмах не представляется возможным.