Крупный прорыв IBM вдохнул новую жизнь в закон Мура
Кремний мертв. Да здравствуют углеродные нанотрубки. В транзисторах размер имеет значение - и большое. Вы не можете втиснуть больше кремниевых транзисторов в процессор, если не сделаете их меньше, но чем меньше становятся транзисторы, тем выше сопротивление между контактами, что означает затруднение течения тока и, в свою очередь, транзисторы и чипы на их основе теряют в качестве. Сверхкрошечные углеродные нанотрубчатые транзисторы, впрочем, могут решить проблему с размером.
В статье, опубликованной в четверг в журнале Science, ученые IBM объявили, что обнаружили способ уменьшить длину контакта транзисторов из углеродных нанотрубок - ключевого компонента в этой технологии, который больше всего влияет на сопротивление - до 9 нанометров, не увеличивая сопротивления вообще. Чтобы было с чем сравнить, длина контакта традиционного кремниевого узла на базе 14 нм технологии (что-то похожее на 14 нм от Intel) в настоящее время составляет порядка 25 нанометров.
«В кремниевом пространстве, контактное сопротивление является очень низким, если контакт очень длинный. Если контакт очень короткий, сопротивление быстро растет и становится огромным. У вас появляются проблемы проведения тока через устройство», - говорит Уилфрид Хэнш, старший менеджер по физике и материалам логики и коммуникаций в IBM.
Нанотрубки, которые в 10 000 раз тоньше человеческого волоса, были перспективной технологией для продолжения жизни закона Мура, который грубо гласит, что примерное число транзисторов в интегральной схеме будет удваиваться каждые два года. Тем не менее, в соответствии с Хэншем, эта технология должна преодолеть значительные препятствия, прежде чем будет считаться приемлемой для развития коммерческой интегрированной цепи.
Прежде всего, создание трубок, которые можно использовать в полупроводниках, непростая задача. Текущая доходность полезного материала по-прежнему значительно ниже, чем должна быть. Инженеры также должны выяснить, как разместить нанотрубки на пластине. В-третьих, они должны иметь возможность масштабировать устройства на основе углеродных нанотрубок до конкурентных размеров.
В масштабируемости чипа есть два проблемных вопроса с размерами: затвор транзистора и длина контакта. Вопрос с затвором IBM решила два года назад. «Масштабируемость контакта была последней задачей масштабируемости», - говорит Хэнш. И теперь ученые IBM утверждают, что решили и эту задачу. В своих экспериментах ученые IBM сжали длину контакта до 9 нм без какого-либо увеличения сопротивления.
Эти результаты поставили мир на один шаг ближе к интегральным схемам на основе углеродных нанотрубок. Такие чипы, вероятно, будут работать с той же скоростью, что и современные транзисторы, но использовать значительно меньше энергии.
При максимальной мощности, впрочем, как считает Хэнш, эти чипы на углеродных нанотрубках смогут работать при более высоких скоростях. Это не только обещает в перспективе еще более быстрые компьютеры, но и может привести к улучшенной жизни батареи у вашего лучшего друга - смартфона.
Впрочем, сначала инженерский прорыв был не таким уж и грандиозным. Работая над проблемой масштабируемости годами, команда Хэнша в прошлом году пришла к сокращению длины контакта до 20 нм. Они сказали: «О, у нас что-то есть, нам нужно опубликовать это», вспоминает Хэнш, который погасил возбуждение команды, напомнив, что в действительности у них нет ничего. Он послал их обратно в лабораторию, приказав возвращаться, когда те произведут что-то меньше 10 нм. «Они расстроились, что не могут опубликовать результаты», - говорит Хэнш.
Несколько месяцев назад группа инженеров вернула новые результаты. «Мы дошли до 9 нм и, так или иначе, можем воспроизвести результаты».
Хэнш был в восторге. «Усмирение раннего восторга дало нам хорошие результаты», - говорит он. Возможно, это также дало закону Мура новую жизнь в мире невероятной электроники будущего.
