Сегодня 13 октября 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 🔥
Богатый улов: продажи кооперативного шутера про рыбалку How to Fish за два месяца достигли 10 миллионов копий 8 мин.
Цукерберг заявил, что Meta уже догнала конкурентов на переднем крае ИИ, а дальнейшее развитие её моделей пойдёт быстрее 38 мин.
«Больше никакого рукописного кода»: Epic Games отложила шутер с героями Disney и перевела разработчиков на Claude 45 мин.
Датамайнер заинтриговал фанатов вырезанным эпилогом Assassin’s Creed Black Flag Resynced, и Ubisoft поспешила заблокировать ролик 11 ч.
Наполеоновские амбиции: критики вынесли вердикт ролевому боевику Valor Mortis от создателей Ghostrunner 13 ч.
Календарь релизов 12–18 октября: Valor Mortis, WH40K: Boltgun 2 и Castlevania: Belmont’s Curse 13 ч.
Хакеры взломали холодильники сотен французских супермаркетов — продукты испортились, часть оборудования сгорела 13 ч.
«Настоящее техническое чудо»: спустя 10 лет после релиза No Man’s Sky выйдет на iPhone и iPad 14 ч.
Бесшовные посадки на планеты в Starfield скоро станут реальностью — моддер сделал невозможное возможным 15 ч.
Необновлённые Windows 10 и 11 могут лишиться обновлений к середине 2027 года 15 ч.
Это почти казино: глава Broadcom раскритиковал инвесторов в ИИ и предупредил, что денег не хватит 2 ч.
Microsoft представила ИИ-ускорители Azure Maia 300, которые помогут ей снизить зависимость от NVIDIA 8 ч.
Google представила фитнес-браслет Fitbit Edge за $180 со сменной батареей, но без NFC 9 ч.
Новая статья: Обзор игрового ноутбука ASUS ROG Zephyrus Duo GX651AX: функциональность двух лэптопов, мощь десктопа 9 ч.
Samsung разделит zNAND-память на три типа — для локального ИИ, дата-центров и инференса 10 ч.
AMD призвала владельцев Radeon RX 7000 обновить прошивки — подробности об уязвимостях пока держат в секрете 12 ч.
AMD «загнала» ИИ-агентов в стойку Helion 12 ч.
OnePlus представила OnePlus 16 — флагман с дисплеем до 185 Гц, камерой на 200 Мп и чипом Snapdragon 8 Elite Extreme Gen 6 14 ч.
CMF представила колонки в форме молочных пакетов — их детали можно напечатать на 3D-принтере 14 ч.
Microsoft представила Maia 300 — 2-нм чиплетный ИИ-ускоритель для снижения зависимости от Nvidia 15 ч.