Lozinka.ru

Исследователи IBM показали свежий подход к углеродным нанотехнологиям, который открывает вероятность для изготовления намного не менее малогабаритных, оперативных и производительных компьютерных чипов.

В первый раз более 10-ти миллионов рабочих транзисторов, разработанных на базе наноразмерных углеродных трубок, были помещены и проверены в одном чипсете с применением нормальных полупроводниковых технических действий. Эти углеродные устройства способны сменить и затмить собственные кремниевые примеры, позволяя осуществить последующую миниатюризацию компьютерных элементов.

Кремниевая микропроцессорная техника, благодаря быстрому прогрессу и нескончаемым инновациям в течение не менее чем 4-х десятков лет, регулярно понижалась в габаритах и увеличивала собственную мощность, подстегивая, к тому же, новаторское формирование справочных технологий. Кремниевые транзисторы каждый год оказывались меньше, вплоть продвигаясь к физическому переделу микроминиатюризации. Сверхмалые габариты кремниевых частей, сейчас достигшие наномасштаба, начинают мешать увеличению мощности из-за конструкции кремния и законов физики. На протяжении нескольких обозримых шагов традиционного понижения технических общепризнанных мерок потенциал последующего понижения энергопотребления, понижения себестоимости и увеличения быстродействия микропроцессоров будет целиком исчерпан.

Углеродные нанотрубки представляют свежий класс полупроводниковых элементов, спортивные характеристики которых считаются не менее многообещающими, чем у кремния, например, для образования наноразмерных транзисторных частей, заключающихся в сечении всего из несколько атомов. Электроны в углеродных транзисторах могут двигаться с большей легкостью, чем в кремниевых приборах, что дает возможность стремительней транслировать данные. Нанотрубки также отлично подходят по фигуре для транзисторов на атомном уровне, что также считается плюсом сравнивая с кремнием. Все эти характеристики предназначаются одной из причин для смены классического кремниевого транзистора углеродным и, в купе с свежими строительными заключениями чипсета, надеются вероятность грядущих нововведений в сфере микроэлектроники на наноразмерном уровне.

Подход, спроектированный в экспериментальной корпорации IBM, открывает маршрут для изготовления чипов с огромным количеством транзисторов из углеродных нанотрубок, размещаемых в точности в данных позициях подложки. Дееспособность гарантировать диэлектрическую изоляцию полупроводниковых нанотрубок и помещать углеродные микроустройства на пластинке с повышенной насыщенностью «сборки» имеет главное значение для оценки их технической годности — с течением времени для интеграции в одну платную микросхему будет нуждаться не менее миллиона транзисторов. До сегодняшнего дня экспертам получалось расположить менее нескольких сотен механизмов из углеродных нанотрубок синхронно, что мало для решения главных неприятностей платного использования.

«Углеродные нанотрубки, в первый раз приобретенные химиками, сильно оценивались как лабораторный забавный случай, однако не с позиции практического использования в микроэлектронике. Мы пробуем делать первые шаги в подготовке индустриальной технологии, формируя транзисторы из углеродных нанотрубок в масштабах обычного техпроцесса и инфраструктуры изготовления кристальных пластин-подложек, — отметил Супратик Гуха, главный директор назначения физических наук в IBM Research. — Работе с транзисторами из углеродных нанотрубок имеет положительный резон, поскольку при сверхмалых габаритах они опережают по многофункциональным данным транзисторы, сделанные из любого иного источника. Все-таки, есть некоторые неприятности, которые нужно решать, например, такие как высокая биологическая чистота вещества углеродных нанотрубок и очень четкое, скрупулезно вычисленное расположение на подложке на наноуровне. Мы добились существенного прогресса в решении обоих этих неприятностей».

В 2012 году ученые IBM показали, что транзисторы из углеродных нанотрубок могут работать как прекрасные микропереключатели (коммутаторы) на молекулярном уровне, в размерном масштабе менее 10-ти нанометров — это в 10 000 раз выше нашего волоса и менее половины от самой лучшей на данный момент технической нормы кремниевого полупроводникового изготовления. Произведенное многостороннее моделирование электронных моделей дает возможность допустить вероятность усовершенствования мощности сравнивая с кремниевыми электронными схемами примерно в 5-10 раз.

Есть ряд утилитарных неприятностей использования углеродных нанотрубок в платном производственном процессе, например, сопряженных, как ранее говорилось выше, с синтетической аккуратностью вещества и расположением углеродных транзисторных частей на подложке. Углеродные нанотрубки по собственной природе соединяют, в большей либо большей стадии, железные и полупроводниковые симптомы, и, помимо этого, их нужно в точности позиционировать на кристальной пластинке для развития электронных моделей. Для функционирования устройства применимы лишь трубки с полупроводниковой «природой», что требует почти общего снятия трубок с свойствами традиционного сплава для устранения погрешностей в цепях. Помимо этого, для достижения высочайшего качества интеграции очень принципиальна дееспособность контролировать четкое обозначение частей электронных моделей из углеродных нанотрубок на подложке.

Для решения этих неприятностей исследователи IBM спроектировали свежий способ, сформированный на ионообменной химии, который дает возможность производить четкое и контролируемое расположение углеродных нанотрубок на подложке при повышенной насыщенности сборки — на 2 порядка большей, чем в предшествующих опытах. Сейчас некоторые нанотрубки можно с контролируемой правильностью позиционировать на кристалле чипсета с признаком насыщенности около миллиона на треугольный сантиметр. Процесс стартует со перемешивания углеродных нанотрубок с поверхностно-активным веществом, которое делает их растворимыми в воде. Подложка состоит из 2-ух оксидов — химически измененного оксида гафния (HfO2), создающего «канавки» на пластинке, и оксида кремния (Si02), образующего другую часть пластинки. Подложка окунается в состав углеродных нанотрубок, и нанотрубки химически вяжутся с зонами оксида HfO2, в то время как прочая часть плоскости пластинки остается чистой.

Делая упор на соединенный академический и инженерно-технический опыт, ученые IBM вчера в пребывании образовать не менее 10 миллионов транзисторов из углеродных нанотрубок на одном чипсете. И более того, вероятно оперативное экспресс-тестирование миллионов полупроводниковых углеродных наноустройств с применением большого диапазона существующих приборов для определения данных благодаря сопоставимости нормальных платных действий.

Так как данная новая методика расположения частей на подложке вполне может быть легко выполнена при применении стандартных синтетических препаратов и имеющегося полупроводникового техпроцесса, это дает области вероятность работать с углеродными нанотрубками в намного огромном масштабе и формировать инновации для углеродной микроэлектроники.