Новости Hardware → нанотехнологии
Главная новость

Samsung первой начала выпускать память DRAM с использованием сканеров EUV: отгружен первый миллион модулей

Samsung первой начала выпускать память DRAM с использованием сканеров EUV: отгружен первый миллион модулей

Компания Samsung Electronics сообщила о преодолении знаковой вехи. Клиенты компании получили в своё распоряжение один миллион модулей памяти DDR4 на первых в мире кристаллах памяти, для выпуска которых использовались сканеры диапазона EUV. Все они прошли комплексное тестирование и рекомендованы для установки в ПК премиального уровня и в серверы.

Согласно устоявшейся традиции, Samsung не раскрывает точные нормы производства чипов памяти в новом поколении. Кодовое обозначение данного техпроцесса ― D1x. Отметим, сканеры EUV с длиной волны 13,5 нм используются только для небольшой части производственных операций. Полностью перевести выпуск памяти поколения D1x на проекцию со сверхжёстким излучением компания планирует в следующем году. Такая память получит обозначение D1a.

Быстрый переход

В погоне за деревом: учёные напечатали сложные объекты с рекордным содержанием целлюлозы

Учёные давно мечтают привнести в сферу аддитивной 3D-печати материалы с высоким содержанием целлюлозы. Такие материалы были бы экологически чистыми и обладали бы рядом интересных свойств в плане гибкости и прочности. Группе разработчиков из Цюриха удалось повысить содержание целлюлозы в 3D-модели до рекордного уровня.

Модели с высоким содержанием целлюлозы (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich)

Модели с высоким содержанием целлюлозы (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich)

Материаловеды из Высшей технической школы Цюриха разработали техпроцесс, с помощью которого смогли довести процент целлюлозы в напечатанной на 3D-принтере сложной модели до 27 %. Интересно, что при этом объём целлюлозных волокон и наночастиц в «чернилах» для печати составлял всего от 6  % до 14  %. Чтобы повысить объёмное содержание целлюлозы в модели, пришлось пойти на один трюк.

Сначала объёмная модель печаталась с помощью водного раствора целлюлозы с низким её содержанием. После печати модель помещалась в ванну с органическим растворителем, который сплавлял частички и волокна целлюлозы друг с другом. Происходила усадка модели и, как следствие, рост объёмной концентрации целлюлозы.

На следующем этапе модель помещалась в раствор со светочувствительным пластиковым прекурсором. В процессе выпаривания растворитель из модели улетучивался, а в освобождающийся каркас материала проникал пластик. Затем под воздействием ультрафиолетового облучения пластик отвердевал, и модель принимала окончательный вид. За счёт подбора пластика с разными свойствами можно менять жёсткость и прочность модели от гибкой до прочной, выдерживающей достаточно тяжёлый груз.

Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Впрочем, у данной технологии есть один недостаток. Толщина стенки целлюлозных 3D-моделей не может быть больше 5 мм. Чем толще стенки изделия, тем не равномернее происходит усадка модели в процессе обработки растворителем и последующим выпариванием. Это ведёт к деформации модели. Так что исследователям есть ещё над чем работать.

Источник:

Учёные нашли способ повысить чувствительность инфракрасных фотодатчиков

Инфракрасный диапазон успешно эксплуатируется как на бытовом уровне, так и в науке, технике и в системах безопасности. Пульты дистанционного управления, приборы ночного видения, системы сканирования багажа, телескопы и многое другое были бы невозможны без инфракрасных фотодатчиков. Группе учёных из России, Японии и США удалось существенно повысить чувствительность инфракрасных фотодатчиков, что сулит много интересных решений.

Иллюстрация. Дизайнер — Дарья Сокол, пресс-служба МФТИ

Иллюстрация. Дизайнер — Дарья Сокол, пресс-служба МФТИ

Как сообщает нам пресс-релиз МФТИ, учёные института совместно с коллегами из Японии и США рассчитали параметры инфракрасных фотоприемников из слоев графена и смеси черных фосфора и мышьяка. Полученные таким образом датчики способны улавливать инфракрасное излучение с энергией меньше запрещенной зоны этих слоев без графена. Более того, меняя соотношение добавок, датчики легко модифицировать для увеличения чувствительности к нужной длине волны света. В частности, это должно привести к появлению сверхчувствительных приемников дальнего инфракрасного и терагерцевого излучения.

Помимо бытового применения дальний инфракрасный диапазон крайне важен в науке. Например, это излучение свойственно космической пыли, знание о которой дают представление об эволюции галактик. Также терагерцевое излучение применяется в системах безопасности для сканирования багажа, и оно намного безопаснее рентгеновского. Появление более чувствительных датчиков позволит улучшить характеристики приборов и инструментов во многих сферах.

Основная идея при разработке новых фотодатчиков заключалась в том, чтобы максимально уменьшить так называемый темновой ток ― движение электронов (дырок) в материале фотоприёмника под воздействием температурных процессов. Такое движение возможно даже при отсутствии внешнего сигнала (излучения), что ведёт к появлению шума в приборе и к снижению его чувствительности.

В ходе расчётов и последующих экспериментов выяснилось, что если графеновый монослой окружить слоями из смеси черного фосфора и черного мышьяка в различных пропорциях, то это, во-первых, позволяет сдвигать рабочий диапазон частот фотоприемника и, во-вторых, существенно снижает темновой ток. Как правило темновой ток подавляется с помощью охлаждения датчиков, но новое открытие обещает привести к появлению фотоприёмников с высоким соотношением сигнал/шум даже при высоких рабочих температурах.

Источник:

Инженерная ассоциация IEEE представила план развития широкозонных полупроводников

Силовая электроника на так называемых широкозонных полупроводниках ― это та копейка, которая рубль бережёт. Эффективность инверторов на ключах из карбида кремния или нитрида галлия достигает 99 %. И это не единственное их преимущество, хотя в свете тотальной электрификации транспорта эффективность ― это главное. Как этим распорядиться? Для этого институт IEEE подготовил трёхуровневую «дорожную карту».

Shutterstock

Shutterstock

Институт инженеров электротехники и электроники — IEEE — это некоммерческая ассоциация специалистов в области техники. На счету рабочих групп этой организации множество стандартов по радиоэлектронике, электротехнике и аппаратному обеспечению вычислительных систем и сетей. Всем привычный Wi-Fi, например, это серия стандартов IEEE 802.11х. Поэтому появление стандартов или рекомендаций IEEE в области развития и продвижения полупроводников с широкой запрещённой зоной можно только приветствовать.

Дискретные и интегрированные решения на широкозонных полупроводниках (WBG, wide bandgap) позволяют и позволят выпускать предельно компактные и эффективные преобразователи энергии для смартфонов, ноутбуков, серверов и бытовой электроники. Они найдут применение в системах питания электромобилей и в преобразователях энергии, полученной из возобновляемых источников (а там с мощностью или постоянством источников очень негусто, так что эффективность оправдает себя на все сто процентов).

Планы по оптимальному развитию WBG-решений и областей применения широкозонных полупроводников составили рабочие группы Общества IEEE PELS (Power Electronics Society). Это технологическая дорожная карта для силовых полупроводников с широкой запрещенной зоной или ITRW. «Цель этого документа ― ускорить процесс НИОКР, чтобы реализовать потенциал этой новой технологии».

Четыре направления ITRW включают области изучения подложек и отдельных элементов (транзисторов), конструкцию модулей и упаковку, решения и область применения полупроводников на основе нитрида галлия (GaN) и область применения полупроводников на основе карбида кремния (SiC). В разработке рекомендаций в этих областях участвуют эксперты со всего мира, в том числе материаловеды и инженеры, специалисты по устройствам и исследователи, политики и представители промышленности и научных кругов.

Представленные планы по продвижению широкозонных полупроводников разделены на краткосрочные (5 лет), средние (5–15 лет) и долгосрочные. Краткосрочные планы опираются на существующие продукты и приложения. Среднесрочные планы разъясняют пути наиболее успешной коммерциализации WBG-разработок, а долгосрочные планы посвящены перспективным разработкам, например, созданию интегрированных WBG-преобразователей. «Дорожная карта» не бесплатная. Только участники PELS получат её бесплатно. Для членов IEEE доступ к документу стоит $50, а для всех остальных ― по $250.

Добавим, стандартами в области широкозонных полупроводников также занимается комитет JEDEC, и его рабочие группы уже достигли определённого успеха на этом пути.

Источник:

Полупроводники смогли удивить: они могут вести себя как металлы и как сверхпроводники

Международная группа учёных обнаружила новое свойство полупроводников. Оказалось, что один и тот же материал, но с несколько отличающейся атомарной структурой, обнаруживает фундаментально различные свойства. Это открытие заставит по-новому взглянуть на материалы для электронной промышленности. Может так статься, что мы, фигурально выражаясь, до сих пор забивали гвозди микроскопом.

На левом изображении слева проволока из полупроводника, а справа Z-образная прволока с металлическими свойствами. На правом изображении эта же нанопроволока между золотыми контактами.

На левом изображении слева проволока из полупроводника, а справа Z-образная проволока с металлическими свойствами. На правом изображении эта же нанопроволока между золотыми контактами.

Учёные из британского Университета Суонси и немецкого Университета Ростока провели глубокий анализ кристаллической структуры на поверхности полупроводниковых материалов. С помощью так называемого коллоидного синтеза учёные смогли получить из полупроводника сульфида свинца две по-разному упорядоченные структуры.

В обычных условиях оба типа атомов в материале равномерно смешаны, что позволяет сульфиду свинца быть полупроводником со всеми вытекающими свойствами. Но после специальной обработки взвеси материала в жидком растворе атомы свинца выстроились вдоль всей поверхности полученной таким образом нанопроволоки. Новая структура стала проводить существенно больше электрического тока, как это свойственно металлу, и показала обратную зависимость от температуры, что также характерно для металлов. Полупроводниковых свойств она не продемонстрировала.

Более того, после охлаждения нанопроволоки до криогенных температур она стала вести себя как сверхпроводник. Иначе говоря, её сопротивление электрическому току резко упало. Данное открытие позволяет надеяться, что в других популярных материалах также кроется возможность фундаментально менять свои свойства при определённой несложной обработке. А раз есть тайные возможности, то это даёт надежду на прорыв там, где не этого давно не ждали.

Источник:

Китайские учёные для охлаждения процессоров предлагают научить их потеть

Фраза «над этой задачей вашему процессору придётся попотеть» может потерять иносказательное выражение и оказаться буквальной в своём высказывании. Представляется шуткой? Отнюдь. Современные знания о нанопористых материалах позволяют создавать пассивные радиаторы с эффективным отводом тепла при испарении воды.

Согласно идее ученых из Шанхайского университета Джао Тонг в Китае, если млекопитающие научились эффективно охлаждать себя в процессе испарения воды кожным покровом, то почему бы не охлаждать испарением электронику? В серии экспериментов с нанопористыми материалами покрытия выяснилось, что предложенный метод отлично проявил себя в небольших формфакторах, где оказался эффективнее активных систем охлаждения с вентиляторами.

За основу материала для «потеющего» покрытия учёные взяли так называемую металл-органическую каркасную структуру (MOF). Это решётчатая структура с порами от нескольких нанометров. Опытный материал на основе хрома получил название MIL-101. В ходе проверки концепции материал MIL-101 нанесли тончайшим слоем на металлическую подложку. Этот пористый слой толщиной всего 1 мкм за 25 минут охладил подложку на 8,6 °C при нагреве мощностью 1,5 Вт.

Важно отметить, что «потеющий» радиатор не требует для своей работы резервуара с запасом воды. Всю необходимую для работы влагу он вбирает в себя из окружающего воздуха во время простоя (при отсутствии нагрева и испарения). И чем больше пор или чем толще покрытие (до разумных пределов), тем интенсивнее происходит испарение и отвод тепла.

Современные системы пассивного отвода тепла от электроники часто используют рассеивание на эффекте фазового перехода состояния вещества. Вещества на основе или подобные воску при нагреве плавятся и поглощают энергию. По сравнению с этой технологией, часто использующейся в аэрокосмической технике, предложенный метод испарения влаги пористым покрытием действует в 10 раз эффективнее.

Другой важной областью применения «потеющих» материалов представляется мягкая или гибкая робототехника. Вместо громоздких систем отвода тепла с помощью вентиляторов, которые в ряде случаев просто невозможно будет установить, потеющая поверхность корпуса станет простым ответом на вопрос, как охладить робота.

Источник:

В Стэнфорде сделали литиево-ионную батарею, которая работает даже в огне

Множество учёных и исследователей работают над усовершенствованием литиево-ионных аккумуляторов. Ёмкость этих накопителей энергии всё ещё не достигла теоретического максимума, кроме того остаётся и опасность возгорания аккумуляторов в процессе использования. Учёные из Стэнфордского университета сделали открытие, которое поможет обезопасить эксплуатацию батарей на основе лития.

Как мы не раз сообщали, главной опасностью для современных литиево-ионных аккумуляторов остаётся риск короткого замыкания. Это случается, когда на литийсодержащих электродах в процессе заряда и разряда начинают расти игольчатые кристаллы дендриты. Особенно разросшийся кристалл может проткнуть разделительную плёнку в электролите (сепаратор) и вызвать лавинообразный рост тока с последующим возгоранием и даже взрывом.

Предотвратить рост дендритов может твёрдый электролит. Поэтому сейчас направление по разработке литиево-ионных аккумуляторов с твёрдым электролитом одно из самых популярных среди исследователей. Учёные из Стэнфорда тоже пошли по этому пути. Более того, они попытались сделать состав электролита максимально устойчивым к возгоранию и преуспели в этом. Твёрдые электролиты, ведь, тоже при определённых условиях могут воспламениться.

В статье, опубликованной в прошлом месяце в Nano Letters, команда учёных рассказала, как они создали новый «огнеупорный» твердотельный электролит (SSE) для использования в литий-ионных батареях. Для этого в состав электролита был добавлен огнеупорный материал декабромдифенилэтан (DBDPE). Но не просто в виде наполнителя, а в сочетании с полиимидом, придающим электролитному слою механическую прочность. А прочность ему нужна. Толщина твёрдого электролита составляет всего от 10 до 25 мкм. Кроме того, полиимид дёшев и имеет высокую температуру плавления.

Но тут же пришлось решать другую задачу. Полиимид не проводит ионы. И чтобы электролит справлялся со своей задачей, к DBDPE с полиимидом были добавлены ещё два разных полимера: полиэтиленоксид (PEO) и бистрифторметансульфонилимид лития (LiTFSI).

Получившийся в итоге электролит позволил сделать литиево-ионный аккумулятор с хорошей удельной ёмкостью 131 мА·ч/г для рейтинга 1C (с разрядом номинальным током в течение одного часа) и с хорошим показателем цикличности на уровне 300 циклов с длительностью разряда 2 часа в цикле (с рейтингом С/2) при температуре 60 °C. Температура, отметим, немаленькая для литиево-ионного аккумулятора. Но больше всего учёные поразились, когда они подожгли аккумулятор. Он не только не взорвался, но продолжал ещё какое-то время работать и питать нагрузку в виде светодиода.

В дальнейшем учёные намерены работать над увеличением ёмкости аккумуляторов на новом электролите и улучшать другие его потребительские качества.

Источник:

Samsung приступила к закупкам оборудования для линии производства 5-нм чипов

Через 10 лет компания Samsung Electronics собирается стать мировым лидером производства полупроводников. Сегодня доля Samsung на рынке контрактного производства примерно равна 10 %, а настоящий лидер ― компания TSMC ― удерживает 50 % этого рынка. Очевидно, что Samsung необходимо активно увеличивать инвестиции в производство чипов и при этом не скупиться.

Новый завод V1 компаниb Samsung

Новый завод V1 компании Samsung

По сообщению южнокорейского информагентства The Electronic Times, Samsung приступила к финансированию развёртывания линии по производству полупроводников с технологическими нормами 5 нм. Это выразилось в размещении заказов на производственное оборудование и оборудование для расширения инфраструктуры завода. Новая линия будет развёрнута на новейшем заводе V1 компании в городе Хвасон. Это предприятие начало массовый выпуск 7-нм продукции в конце февраля или в начале марта.

Всё необходимое для выпуска 5-нм решений оборудование должно быть установлено к концу июля. Правда, затем последует обычно длительный период тестирования и наладки производства, чтобы минимизировать уровень возможного брака. Тем самым 5-нм линия заработает на полную мощность ближе к концу текущего года или в начале следующего года.

У компании Samsung уже есть несколько заказов от клиентов на 5-нм чипы. Правда, достоверно известно только об одном таком клиенте ― это компания Qualcomm, для которой Samsung будет выпускать 5-нм модемы Snapdragon X60. В этом плане TSMC опережает конкурента и начнёт коммерческий выпуск 5-нм продукции уже в следующем квартале.

Следующий виток схватки ― это производство 3-нм продукции. Массовые инвестиции в 3-нм производственное оборудование Samsung начнёт в 2021 году, чтобы уже в 2022 году начать коммерческий выпуск 3-нм полупроводников. Компания TSMC также рассчитывает начать коммерческий выпуск 3-нм чипов в 2022 году.

Источник:

Органика вместо кобальта: канадцы задумали обезопасить литиево-ионные батареи

Исследователи из Йоркского университета в Торонто подошли на шаг ближе к созданию органических батарей. В перспективе учёные мечтают об экологически чистых аккумуляторах без дефицитных и опасных для человека и природы металлов. Мощность и ёмкость аккумуляторов при этом не должны пострадать, а может, даже станут лучше.

Команда профессора Томаса Баумгартнера (Thomas Baumgartner) с Факультета науки Йоркского университета создала органическую молекулу, которая призвана заменить кобальт в литиево-ионных аккумуляторах. Точнее, заменить этот редкий и токсичный тяжёлый металл в составе анода и катода батарей. Переход на органику кроме экологической чистоты сулит неограниченный поток сырья для изготовления аккумуляторов, тогда как запасы кобальта на Земле ограничены.

«Органические электродные материалы считаются чрезвычайно перспективными материалами для устойчивых аккумуляторов с высокими энергетическими возможностями», — заявляют исследователи.

Недавним прорывом в исследованиях стало создание новой органической молекулы на основе углерода. Новый материал устраняет недостатки неорганического материала с сохранением производительности. Напряжение экспериментального элемента с органикой в электродах вместо кобальта достигало 3,5 В, что соответствует рабочему диапазону обычных «металлических» литиево-ионных элементов. Количество циклов заряда и разряда опытного элемента тоже хорошее и может преодолевать уровень в 500 циклов.

Ещё одним достоинством литиево-ионных аккумуляторов из органических материалов стало то, что они почти не нагреваются в процессе даже очень интенсивной зарядки. Элементы с металлами в анодах и катодах в таких условиях быстро разогреваются и могут нести угрозу возгорания, как и ограничивают токи заряда и разряда. Органические элементы устраняют эти ограничения, а значит, смогут эксплуатироваться на повышенных мощностях и быстрее заряжаться.

Данные об исследовании удостоились чести быть проиллюстрированными на мартовской обложке журнала Batteries & Supercaps. Ранее об исследовании сообщалось в журнале Advanced Energy Materials. На следующем этапе канадские учёные попытаются создать ещё более эффективную органическую молекулу для более мощных и ёмких аккумуляторов.

Источник:

Физики из Цюриха создали локальную сеть для квантового компьютера

Громоздкие криогенные системы современных квантовых компьютеров по определению не могут вместить сотни и больше кубитов. Слишком уж большой получится система ― размерами с комнату или даже дом. Выходом может стать создание кластеров. Осталось решить задачу сетевого соединения систем в кластере с сохранением квантовой запутанности. Для этого физики из Цюриха смогли создать опытную квантовую локальную вычислительную сеть.

ETH Zurich

ETH Zurich

Группа физиков из Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) продемонстрировала микроволновую квантовую линию длиной пять метров. Это самая длинная в своем роде линия на сегодняшний день. Она может быть использована как для будущих квантовых компьютерных сетей, так и для экспериментов в области фундаментальных исследований квантовой физики.

Микроволновая линия представляет собой металлический волновод между двумя квантовыми процессорами. Как и квантовые процессоры, волновод охлаждён жидким гелием до температуры –273,15 °C. От внешней среды волновод отделён многослойным медным кожухом, вес которого составляет четверть тонны. Это позволяет держать температуру на необходимом нижнем уровне. Столь низкие температуры нужны для того, чтобы устранить тепловые возмущения, которые нарушают состояние суперпозиции квантов и ведут к ошибкам в расчётах.

Линия связи между квантовыми процессорами необходима для обмена состояниями суперпозиции между ними или для создания запутанности, чтобы квантовый кластер работал как единый квантовый вычислитель. Запутанность осуществляется с помощью фотонов микроволнового излучения. Генератор в одной системе испускает фотон, тот преодолевает дистанцию через волновод и принимается второй системой. Опыты с 5-метровой микроволновой линией показали, что в процессе передачи фотонов кубиты в связанных системах подвергались минимальной декогеренции (рассогласованию).

ETH Zurich

ETH Zurich

Параллельно физики создали 10-метровую и планируют создать 30-метровую линию квантовой связи. Линия длиной 10 метров уже создана и проверена охлаждением, но опыты на ней пока не ставились. Линия длиной 30 метров будут создана позже. Если будет реализована та же конструкция теплоизолирующего кожуха, то для неё понадобится полторы тонны меди. Очевидно, что над схемой теплоизоляции ещё предстоит поработать.

Источник:

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥