Inżynierowie z MIT wyprodukowali tranzystor o szerokości 2,5 nm

Naukowcy z amerykańskich Massachusetts Institute of Technology i University of Colorado wyprodukowali tranzystor 3D, który jest o ponad połowę mniejszy niż najmniejsze dostępne dzisiaj na rynku elementy. Ale rozmiar to oczywiście nie wszystko. Układy te są o około 60 procent wydajniejsze od tradycyjnych tranzystorów wykonanych w litografii FinFET. Inżynierowie nie kryją, że inspiracją do powstania tej pracy było dotrzymanie kroku prawu Moore'a, które głosi, że liczba tranzystorów w układzie scalonym podwaja się co dwa lata. Aby utrzymać tempo tej "złotej zasady" elektroniki, naukowcy nieustannie pracują nad znalezieniem sposobów na umieszczanie jak największej ilości tranzystorów w mikroprocesorze.

"W każdym cyklu możemy wytrawić tylko 2 procent nanometra materiału. To daje nam super dokładność i dokładną kontrolę nad procesem" - mówi współautor pracy Wenjie Lu.

W artykule przedstawionym podczas International Electron Devices Meeting w tym tygodniu, naukowcy przedstawili ostatnio wynalezioną technikę trawienia chemicznego, określaną jako thermal atomic level etching (thermal ALE), co można przetłumaczyć jako trawienie termiczne na poziomie atomowym. Umożliwia to precyzyjną modyfikację materiałów półprzewodnikowych właśnie na poziomie atomowym. Korzystając z tej techniki, naukowcy wyprodukowali tranzystory 3D, które mają szerokość 2,5 nanometra i są dużo bardziej wydajne niż dzisiejsze najnowsze układy. Podobne rozwiązania thermal ALE istnieją dzisiaj, ale nowa technika jest bardziej precyzyjna i pozwala uzyskać tranzystory wyższej jakości. Co więcej, pozwala wykorzystać istniejące już narzędzia i maszyny stosowane do osadzania warstw atomowych na materiałach, co oznacza, że ​​można ją szybko wdrożyć.

Samsung o przyszłości: pamięci MRAM i technologia 3 nm

Proces mikrofabrykacji polega na osadzaniu materiału na podłożu i trawieniu czyli grawerowaniu układów na powierzchni. Aby uformować tranzystory, powierzchnia podłoża zostaje wystawiona na światło poprzez fotomaskę o kształcie i strukturze tranzystora. Cały materiał wystawiony na działanie światła może zostać wytrawiony chemikaliami, podczas gdy materiał ukryty za fotomaską pozostaje. Najnowocześniejsze techniki mikrofabrykacji znane są jako osadzanie warstw atomowych ALD (z ang. Atomic Layer Deposition) i trawienie warstwą atomową (ALE).

Qualcomm Snapdragon 8cx - 7nm układ Soc dla komputerów PC

ALD jest procesem nakładania powłok warstwa po warstwie. Pozwala to na wyprodukowanie niezwykle cienkich powłok. W ALD dwie substancje chemiczne osadzają się na powierzchni substratu i wchodzą w reakcję ze sobą w reaktorze próżniowym, tworząc warstwę o pożądanej grubości. Ponieważ jak wspomnieliśmy wcześniej warstwa wzrasta bezpośrednio na podłożu, możliwe jest wytwarzanie tranzystorów na i o dowolnym kształcie. ALE to technologia usuwania warstw materiału, za pomocą reakcji. Naukowcom udało się wykorzystać obie techniki w jednym procesie. Wytworzono więc tranzystory o szerokości 2,5 nm, a w czasie usuwania zbędnych warstw osiągnięto precyzję 0,02 nanometra. "W każdym cyklu możemy wytrawić tylko 2 procent nanometra materiału. To daje nam super dokładność i dokładną kontrolę nad procesem" - mówi współautor pracy Wenjie Lu. "Wierzymy, że ta praca będzie miała wielki wpływ na świat rzeczywisty. Aby zbudować mniejsze tranzystory, musimy mieć możliwość manipulowania materiałami z dokładnością poziomu atomowego".