Сегодня 28 августа 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

TSMC изучает необычные диэлектрики для транзисторов атомарного размера — появилась надежда на прорыв

Уменьшение размеров транзисторов и цепей в целом всегда было простым путём к повышению производительности чипов. Всё это работало ровно до того момента, как размеры элементов вплотную приблизились к масштабу атомов. На дыбы встала сама физика материалов, электрические и физические свойства которых перестали выполнять свои задачи — точно и под полным контролем передавать электрические сигналы. Диэлектрики не стали исключением и тоже пошли в разнос.

 Источник изображения: NUS

Источник изображения: NUS

Проблему диэлектриков и изоляционных материалов для чипов атомарного масштаба среди прочих изучают учёные из Сингапура. Так, исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) создали сверхтонкую углеродную плёнку толщиной всего 0,8 нм, которая может помочь продолжить уменьшение размеров компьютерных чипов. И что самое обнадёживающее — они ещё весной передали эти знания инженерам из тайваньской компании TSMC, которые занялись вопросами адаптации разработки к запуску в промышленное производство.

На удивление, аморфный углерод проявил необычное сочетание сверхнизкой диэлектрической проницаемости, высокой механической прочности и способности блокировать диффузию атомов металлов — это фактически базовый набор свойств, которые становятся критически важными по мере дальнейшей миниатюризации микросхем. Этакое комбо, способное разом пробить проход в будущее производства чипов.

Одна из проблем современных процессоров заключается не только в уменьшении транзисторов, но и в усложнении системы проводников — металлических соединений между ними. Внутри передовых чипов миллиарды транзисторов соединены тончайшими медными проводниками, расстояние между которыми постоянно сокращается. При слишком плотной упаковке возникает паразитная ёмкость: соседние линии начинают влиять друг на друга, увеличивая энергопотребление и замедляя передачу сигналов. Для решения этой проблемы нужны изоляторы с очень низкой диэлектрической постоянной (low-k материалы), однако обычные пористые диэлектрики теряют механическую стабильность при толщине в несколько нанометров и не могут быть использованы в дальнейшем.

Предложенный учёными материал представляет собой аморфный углерод с преобладанием связей типа sp2. Даже при толщине всего 0,8 нм он сохраняет диэлектрическую постоянную около 1,35 — значение, близкое к вакууму (1,0). При этом плёнка выдерживает электрическое поле напряжённостью 28–31 МВ/см, что значительно превышает показатели некоторых перспективных ультратонких изоляторов, например аморфного нитрида бора. Дополнительным преимуществом стала высокая твёрдость — около 100 ГПа, что примерно на порядок выше, чем у традиционного диоксида кремния.

Кроме изоляции соседних проводников, углеродная плёнка способна выполнять роль барьерного слоя против миграции металлов. В современных чипах для предотвращения проникновения меди в окружающие материалы обычно требуется отдельный слой нитрида тантала, но он занимает ценное пространство. Новый углеродный материал совмещает обе функции: он снижает паразитную ёмкость и одновременно препятствует движению ионов металла. Испытания показали, что даже слой толщиной 0,8 нм в 100 раз превосходит барьерные свойства нитрида тантала, широко применяющегося в современном производстве чипов.

Также неплохо, что углеродную плёнку можно создавать при относительно невысокой температуре 300 °C методом химического осаждения из газовой фазы и не только на ровную подложку, но на все неровности и углубления, что создаёт перспективы для 3D-компоновки элементов чипа. Не исключено, что компания TSMC первой применит эту технологию на практике как лидер мирового производства полупроводников, но пока это только лабораторные исследования с пластинами малого диаметра и как эта технология проявит себя при масштабировании — это пока открытый вопрос.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про технологии и рынок it

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Заработал новый Twitter — вопреки воле Илона Маска 21 мин.
Google представила ИИ-генератор видео Gemini Omni 1.1 Flash 49 мин.
Россияне пожаловались на недоступность «Википедии» 2 ч.
Создатели Star Citizen передумали выпускать Squadron 42 «под циркулярную пилу ажиотажа» вокруг GTA VI — наследник Wing Commander выйдет в 2027 году 2 ч.
Дефицит памяти добрался до Android — Google заставит разработчиков умерить аппетиты приложений 2 ч.
Хакерская группировка взломала ресурсы семи компаний с помощью ИИ-сервиса SpaceX Cursor 3 ч.
Погони, перестрелки, ограбления: Rockstar показала 27 минут геймплея GTA VI и подтвердила релиз 19 ноября 12 ч.
Новый трейлер сюрреалистической игры о побеге от милиционера-великана Militsioner подтвердил релиз в 2027 году 14 ч.
«Машина для плагиата, которая отбирает у людей работу»: современный генеративный ИИ не впечатлил сценаристов The Talos Principle 3 15 ч.
Цукерберг согласился на ограничения соцсетей для подростков, но приготовил ловушку для YouTube и TikTok 16 ч.
TSMC изучает необычные диэлектрики для транзисторов атомарного размера — появилась надежда на прорыв 31 мин.
Суд уличил Пентагон в незаконной мести Anthropic — создателя Claude внесли в чёрный список неправомерно 3 ч.
В России стартовали продажи игрового ноутбука Maibenben X-Treme Tornado X18A — почти 200 000 рублей 3 ч.
Президент Трамп собирается обложить электронные устройства новыми таможенными пошлинами 4 ч.
Nvidia поставила $279 млрд на продолжение ИИ-бума — если спрос рухнет, компании будет больно 4 ч.
SK hynix собирается превратить строящуюся в Индиане фабрику в крупнейшее предприятие по упаковке HBM в США 5 ч.
Отчётность Nvidia придала уверенности инвесторам, после чего капитализация компании взлетела на $440 млрд 5 ч.
Nvidia усиливает поддержку китайских открытых моделей ИИ, невзирая на возможные репрессии со стороны Белого дома 11 ч.
Новая статья: Ставим локальный ИИ на картофелину, или «ChatGPT есть у нас дома!» 12 ч.
TrendForce: в 2027 году две трети капзатрат облаков уйдут на DRAM и NAND 13 ч.