Новости про исследования и наука и микросхемы

Учёные стали на шаг ближе к терагерцевым чипам

Доктор Уриель Леви из Еврейского университета в Иерусалиме, вместе со своей командой создал концепт работающего терагерцевого микрочипа.

Сейчас перед создателями терагерцевых микрочипов стоят две проблемы: масштабируемость и самовоспламенение.

В статье, опубликованной в Laser and Photonics Review, Леви, совместно с профессором Иосифом Шиппиром создали оптическую (световую) технологию, которая объединяет скорость оптических коммуникаций с надёжностью и масштабируемостью электроники.

Доктор Уриель Леви из Еврейского университета в Иерусалиме
Доктор Уриель Леви из Еврейского университета в Иерусалиме

Оптические коммуникации включают в себя все технологии, использующие свет и передачу данных по оптических кабелям, включая Интернет, электронную почту, текстовые сообщения, телефонные звонки, информацию облачных ЦОД и т. п. Оптические коммуникации очень быстры, но в микрочипах они становятся слишком ненадёжны и трудны при массовом производстве.

Используя структуры Металл-Оксид-Нитрид-Оксид-Кремний (МОНОК) Леви со своей командой представили миру новую интегральную схему, которая использует технологии флеш-памяти в микрочипах. Если эта технология окажется успешной, она позволит обычным компьютерам с частотой в несколько гигагерц работать в 100 раз быстрее, а все оптические устройства станут ближе к Святому Граалю коммуникаций — терагерцевым чипам.

«Это открытие, — по словам доктора Леви, — может помочь заполнить „ТГц пробел“ и создать новые и более производительные беспроводные устройства, которые могут передавать данные на значительно больших скоростях, чем возможно сейчас. В мире хай-тек эта технология совершит переворот».

Графеновые чипы могут никогда не стать массовым продуктом

В новом поколении процессоров, изготовленным по 10 нм нормам, компания Intel в двух нижних слоях микросхемы планирует использовать кобальт.

Однако обозреватели считают, что в будущем большинство производителей продолжит использовать медные проводники и интерконнекты. Многие годы считалось, что для дальнейшего уменьшения производственного процесса потребуются новые материалы. В то же время IBM опубликовала презентацию, в которой считает медь достаточным проводником в микросхемах до 5 нм процесса, и даже ниже.

Растравы кислотой при производстве интегральных схем

Также компания Aveni выяснила, что щелочное травление позволяет расширить использование меди до 3 нм, и, возможно, данный подход будет применим до самого конца технологии CMOS.

В компании убеждены, что щелочная гальванизация делает уход от меди бессмысленным, поскольку кобальт при этом процессе не разрушается. «Одной из проблем с кислотными химикатами является частый протрав подлежащего барьерного слоя. Со щелочными химикатами у вас не возникает эта проблема растрава подслоя», — заявил в интервью технический директор Aveni Фредерик Райнал.

Найден полупроводниковый материал — заменитель кремния

Последние годы производители полупроводниковых устройств остаются на одном технологическом процессе более двух лет, ставя под сомнение известный принцип Гордона Мура.

Проблема в том, что им становится всё труднее уменьшать размеры элементов традиционными способами. Много лет назад был найден идеальный полупроводниковый материал, доступный в неограниченном количестве — кремний. Окисляясь, он создаёт слой диоксида, который уже является диэлектриком, изолируя полупроводниковые цепи.

Структура цепей на основе гафния

Теперь учёные из Стэндфордского университета нашли два новых полупроводниковых материала: диселенид гафния и диселенид циркония, которые не только близки к кремнию по многим свойствам, но и решают самую сложную на сегодня задачу — позволяют создавать меньшие элементы. А благодаря их высоким изоляционным свойствам исследователи смогли создать работоспособные цепи шириной всего три атома. В результате им требуется меньше энергии для переключения, что является главным преимуществом.

По словам Эрика Попа, одного из исследователей, «Кремний не исчезнет. Но для потребителей это значит большую продолжительность автономной работы и большую сложность и функциональность при интеграции этих полупроводников».

Звучит отлично, но до реализации технологии в промышленности пройдут долгие годы.

Забудьте о 3D транзисторах — встречайте 4D

Компания Intel несколько лет назад представила технологию Trigate или 3D транзисторы. Однако учёные из университета Пердью пошли дальше, представив 4D транзистор. Правда, удивляться пока рано.

Исследователи из университета Пердью заявили об успешной замене кремния в транзисторах и открытия пути создания намного меньших структур микросхем, чем позволяют кремниевые полупроводники.

Команда учёных применила арсенид индия-галлия, который в будущем станет важнейшим материалом для производства полупроводников с размеров элементов меньше 10 нм. Изготовленный в университете прототип был сделан по 20 нм техпроцессу.

4D транзистор

Согласно объяснению Педэ Е (Peide Ye), профессора по электрике и компьютерному инжинирингу, три проводника арсенида индия-галлия размещаются друг над другом, при этом прогрессивно укорачиваясь к верху. Полученное сужающееся пересечение имеет вид ёлки. А значит, почему бы не назвать получившуюся структуру 4D транзистором? Вот его пояснение:

«Один дом может вмещать множество людей, но чем больше этажей, тем больше и людей, то же самое и с транзисторами. Увеличение их слоёв приводит к большему току и более быстрым операциям для высокоскоростных вычислений. Эта разработка добавляет полностью новое измерение, которое я назвал 4D». Но попридержите коней. Ещё слишком рано радоваться.

Хотя арсенид индия-галлия, на самом деле, довольно интересный материал для уменьшения элементов чипов, как и отметил Е, эта технология покажет себя лишь когда транзисторы дойдут до 10 нм. В любом случае, будет ли подобный подход применим в будущем, мы знаем, что Закон Мура получил право на дальнейшее существование.

IBM хочет заменить кремний на углеродные нанотрубки

Учёные из Исследовательского Центра им. Т. Дж. Ватсона (T.J. Watson Research Center), принадлежащего IBM, утверждают, что смогли разработать принципиально новую технологию производства микросхем. Такое сообщение появилось на сайте Nature.

Достигнутый прорыв основан на углеродных нанотрубках, которые объединяют атомы углерода, свёрнутые в цилиндры. После помещения маленьких молекул в раствор мыльной воды, учёные увидели начало самосборки, которая создаёт текстурированный массив нанотрубок. Этот массив можно использовать для создания микросхем с плотностью более двух порядков большей, чем создавались раньше.

Углеродная нанотрубка

Карбоновые нанотрубки одновременно меньше и быстрее материалов, применяющихся сейчас при изготовлении чипов, и сделанное открытие позволит производителям массово изготавливать миниатюрные структуры. Последнее время рост тактовых частот процессоров и плотности их техпроцессов заметно снизился, так что, если производители и дальше заинтересованы в сохранении закона Мура, то у них есть отличная возможность применить эту технологию.

В любом случае, в потребительских продуктах новая технология вряд ли появится до начала нового десятилетия, поскольку исследователям по-прежнему нужно найти способ дальнейшей обработки углеродных нанотрубок для полного раскрытия их потенциала в качестве полупроводников.