Новости Hardware → нанотехнологии
Главная новость

В 2019 году появятся смартфоны со сверхпрочным алмазным покрытием экрана

В 2019 году появятся смартфоны со сверхпрочным алмазным покрытием экрана

От падения смартфона никто не застрахован. И если он упадёт экраном вниз, то, скорее всего, это закончится трещиной в дисплее, ремонт которого обойдётся владельцу устройства в немалую сумму.

Производители используют для защиты экранов мобильных устройств от повреждений при ударах и падениях химически усиленное стекло Gorilla Glass, небьющиеся покрытия, а иногда и сапфировое стекло.

Быстрый переход

Samsung обошла Intel по технологичности производства массивов SRAM

На конференции Solid-State Circuits Conference 2018 (ISSCC) представители компании Intel подтвердили продолжение действия закона Мура, показав рост плотности транзисторов по мере снижения масштаба техпроцесса. При переходе с 14-нм техпроцесса на 10-нм размеры ячейки памяти SRAM уменьшились: до 0,0312 мкм2 для высокоплотной версии техпроцесс и 0,0367 мкм2 для низковольтной версии (подробнее см. в сводной таблице ниже).

Для производства 10-нм решений компания Intel использует иммерсионную литографию и 193-нм сканеры. Компания Samsung, как уже известно, первой начнёт коммерческую эксплуатацию EUV-сканеров с длиной волны 13,5 нм, что произойдёт во второй половине текущего года. После доклада Intel на ISSCC 2018 представитель Samsung рассказал об опытном производстве полностью рабочих 7-нм 256-Мбит  массивов SRAM с использованием EUV-сканеров. Размеры 6-транзисторрной ячейки SRAM в версии Samsung оказались равны 0,026 мкм2.

EUV-сканер компании ASML

EUV-сканер компании ASML

По словам представителя Intel, компания Samsung по технологичности производства полупроводников опередила её «в пределах каких-то 15 %». Однако аналитики заметили, что Intel впервые публично призналась в том, что по совершенству производства она идёт за кем-то следом. Это сам по себе знаковый факт.

Также в Samsung сообщили, что смогли на 75 % снизить сопротивление разрядной шины, что обычно является вызовом для проектировщиков. Ещё одним положительным моментом стало снижение на 20 % нестабильности при установке минимальных рабочих напряжений. Наконец, использование EUV-проекции дало больше простора проектировщикам для маневрирования количеством сквозных металлизированных соединений (скорее всего, речь об увеличении числа сквозных соединений, что упрощает горизонтальную разводку). Всего для производства 256-Мбит массива SRAM компания использовала EUV-проекцию для 3–4 рабочих слоёв.

Опытный массив SRAM Samsung ёмкостью 256 Мбит, техпроцесс 7 нмс использованием EUV-литографии

Опытный массив SRAM Samsung ёмкостью 256 Мбит, техпроцесс 7 нм с использованием EUV-литографии

В связи с успехами Samsung по внедрению EUV-литографии нелишне вспомнить о компании TSMC. Тайваньский контрактник на конференции рассказал о 7-нм трансляторе для кеш-памяти L1, рабочая частота которого составляла 4,4 ГГц. Для сравнения, частоты трансляторов кеш-памяти L1, выполненные с использованием 16-нм техпроцесса, доходят до 3 ГГц. Подобный рост производительности при переходе на 7-нм техпроцесс несомненно понравится как разработчикам SoC для смартфонов, так и проектировщикам CPU и ускорителей вычислений.

Источник:

Японцы показали возможность цифровой модуляции единичными электронами

Японский национальный институт AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) совместно с рядом ведущих учебных и исследовательских подразделений, включая небезызвестную компанию Nippon Telegraph and Telephone Corporation, разработал первую в мире технологию и схемотехнику для управления цифровой модуляцией с помощью манипуляции единичными электронами. Это открывает путь к электронике с предельно малыми токами, которые только возможны, ведь ток — это поток электронов и что может быть меньше, чем перенос заряда единичным электроном?

Электронная полупроводниковая схема для манипуляцией одним электроном и принцип использования цифрового сигнала для дальнейшей модуляции (AIST)

Электронная полупроводниковая схема для оперирования одним электроном и принцип использования цифрового сигнала для дальнейшей модуляции (AIST)

Разработки одноэлектронных приборов (транзисторов) ведутся достаточно давно и не только японцами. Например, десять лет назад наш сайт рассказывал об одноэлектронных транзисторах из графена. Как и другие разработчики, специалисты института AIST использовали принцип кулоновской блокады, когда в одном ограниченном пространстве не может находиться больше допустимого числа электронов — сила отталкивания не даёт им приблизиться ближе допустимого. Созданы прототипы электронных приборов с дозированным испусканием электронов в одном направлении — это источники постоянного тока. Учёные AIST преуспели в том, что первыми сумели создать одноэлектронные приборы для генерации переменного тока в достаточно широком частотном диапазоне: от нуля герц до мегагерц. И это, подчеркнём, предельно малые из возможных токов на уровне нескольких фемтоампер (10−15 А).

Два вида модуляции, воспроизведённые с помощью одноэлектронного сигнала (AIST)

Два вида модуляции, воспроизведённые с помощью одноэлектронного сигнала (AIST)

Для создания переменного тока минимального уровня была создана электронная схема, управляющая единичным электроном как для создания постоянного тока, только в схему были добавлены приборы для управления периодом испускания электронов. По сути, единичные электроны использовались для цифровой модуляции волны заданной формы. Регулируя интервалы времени между испусканием электронов с помощью обычного цифрового сигнала, который подавался на контакты одноэлектронной «пушки», исследователи смогли сформировать на выходе как синусоиду, так и прямоугольную волну. Это обычная цифровая модуляция, только амплитуда волны измерялась значениями токов на уровне энергетических состояний одного электрона.

Полученная на практике синусоида и прямоугодьная волна частотой 80 кГц с амплитудой 5 пикоампер (AIST)

Полученная на практике синусоида и прямоугольная волна частотой 80 кГц с амплитудой 5 пикоампер (AIST)

Разработанная в институте AIST технология жизненно необходима для дальнейшего развития электроники. Это ключ к пониманию процессов в цепях наноуровня, ведь с такими инструментами можно с высочайшей точностью измерить токи и напряжения, а также на практике изучить физику процессов, проходящих где-то там внизу, где полно места, как говорил великий физик Ричард Фейнман.

Источник:

Литиево-ионные аккумуляторы из вторсырья окажутся не хуже новых

По сравнению с другими источниками автономного питания литиево-ионные аккумуляторы выпускаются в относительно небольших объёмах, но рост парка электромобилей качнёт ситуацию в другую сторону. Пройдёт пять или десять лет и объём отработанных литиево-ионных аккумуляторов превысит несколько миллионов тонн в год. Это не только рост потребления редких ресурсов в виде лития, кобальта и других материалов, которые не бесконечны, это также загрязнение земли и вод от отработанных батарей. Не пора ли об этом подумать?

Восстановленный материал для катода литиево-ионного аккумулятора (University of California San Diego)

Восстановленный материал для катода литиево-ионного аккумулятора (University of California San Diego)

Сегодня утилизируется примерно 5 % отработавших свой ресурс литиево-ионных аккумуляторов. Это очень маленькая цифра на фоне ожидаемого спроса на данный вид батарей. Перед учёными стоит задача создать техпроцесс по доступной утилизации аккумуляторов или, в идеальном случае, по повторному использованию материалов в новой продукции. Такой техпроцесс разработан в лаборатории Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California San Diego).

Профессор Женг Чен (Zheng Chen) разработал технологию восстановления материала катода отработанной литиево-ионной батареи. Техпроцесс с небольшими изменениями одинаково подходит для восстановления литиево-кобальтового оксида и соединения NMC (никеля, марганца и кобальта). В первом случае речь идёт о катодах из аккумуляторов для электроники, а во втором — о катодах из аккумуляторов для электромобилей (преимущественно).

Лабораторные опыты подтвердили полное восстанлвление катода (University of California San Diego)

Лабораторные опыты подтвердили полное восстановление катода (University of California San Diego)

Отработанный катод, лишившийся большей части ионов лития и с нарушенной кристаллической решёткой соединения, помещается в щелочной раствор с солями лития. Затем происходит быстрый и кратковременный нагрев смеси до 800 градусов по Цельсию, после чего раствор медленно остывает. Если из прошедшего такую обработку материала снова создать катод для литиево-ионного аккумулятора, то батарея будет вести себя как будто она сделана из совершенно новых и только что добытых материалов. Тесты в лаборатории показали, что аккумулятор с катодом из восстановленного материала ни в чём не уступает аккумулятору с катодом, изготовленным из свежего сырья.

Новейшие автомобильные литиево-ионные аккумуляторы Samsung

Новейшие автомобильные литиево-ионные аккумуляторы Samsung

Разработка учёных убивает нескольких зайцев. Экономятся земные ресурсы, отходы не будут засорять окружающую среду, а аккумуляторы из «вторсырья» могут стать дешевле. Предложенный профессором Женг Ченом техпроцесс вдвое экономичнее задействованных сегодня при переработке катодов. Так, на восстановление первичных свойств материала уходит 5,9 мегаджоулей, что эквивалентно трём четвёртым бокала бензина. Для внедрения техпроцесса на производство необходимо создать автоматизированную систему извлечения катодов из аккумуляторов вне зависимости от формфактора батарей и адаптировать лабораторные операции до промышленного уровня. Планируется, что переработкой будут заниматься предприятия, расположенные в Азии.

Китайский производитель памяти ополчился на Micron

«После ряда слияний и приобретений глобальная индустрия по производству памяти развилась в олигополистический рынок, который международные гиганты собираются контролировать путём намеренного создания технологической блокады и чинят препятствия развитию китайских производителей памяти. Это серьёзно ослабляет принципы рыночной экономики и реализацию национальной стратегии Китая».

Приведенный выше абзац — это дословный перевод из свежего пресс-релиза китайской компании Fujian Jinhua Integrated Circuit Co., Ltd. (JHICC). По сути — это объявление войны лидерам рынка памяти, но, прежде всего, это вызов в ответ на угрозы со стороны американской компании Micron. В пресс-релизе JHICC компания Micron обвиняется в «серьёзном» нарушении ряда патентов китайского производителя. Исковое заявление против Micron подано в Народный суд промежуточной инстанции города Фучжоу. В этот же суд иск против Micron на прошлой неделе подала тайваньская компания United Microelectronics Corporation (UMC). Собственно, обе компании выступили синхронно даже в формулировках требований.

Китайская компания JHICC одна из немногих, кто собирается создать основу национального производства памяти в Китае

Китайская компания JHICC одна из немногих, кто собирается создать основу национального производства памяти в Китае

Как и компания UMC, JHICC требует от Micron не только остановить производство, использование и продажу продуктов, нарушающих её патенты, но также просит обязать американского производителя уничтожить запасы продукции, формы и производственное оборудование, задействованное для выпуска «контрафактной» памяти. Правда, в отличие от UMC компания JHICC обозначает продукцию Micron, которую необходимо уничтожить, — это 2,5-дюймовые SSD накопители линейки Crucial MX300 на памяти 3D NAND и планки памяти DDR4-2133 объёмом 8 Гбайт. Также Micron должна выплатить компании JHICC денежную компенсацию в размере 196 млн юаней ($30 млн).

Май 2017 года. Торжественное открытие строительства завода JHICC по производству памяти (JHICC )

Май 2017 года. Торжественное открытие строительства завода JHICC по производству памяти (JHICC )

Выступление компаний UMC и JHICC против Micron носят ответный характер. В прошлом году Micron вынудил заморозить проект по совместной разработке компаниями UMC и JHICC технологии производства памяти для выпуска на заводах в Китае. Также Micron инициировала судебные разбирательства против сотрудников UMC и против самой компании. Ответные иски UMC и JHICC следует расценивать как намерение китайцев в споре с Micron стоять до конца. И что-то нам подсказывает, что компании Micron придётся уступить.

Источник:

GlobalFoundries и TSMC догонят 10-нм техпроцесс Intel только через два года

Компания Intel не раз объясняла, что у неё самые совершенные техпроцессы, даже если в названии сравниваемых техпроцессов стоят одинаковые цифры. С этим тяжело спорить. После 90-нм технологических норм цифры в названии техпроцессов слабо отражают реальное положение дел. Что касается современной ситуации с техпроцессами, например, с использованием 10-нм техпроцесса Intel на одном квадратном мм можно создать 100,8 млн транзисторов, а с использованием 10-нм техпроцессов Samsung и TSMC — только по 50 млн. Формально масштабы технологических норм одинаковые, а результат отличается в два раза. Получается, что Samsung, GlobalFoundries и TSMC по технологичности производства смогут догнать 10-нм техпроцесс Intel только с началом производства «7-нм» продукции и, скорее всего, с внедрением второго поколения 7-нм техпроцесса.

Геометрические размеры рёбер транзисторов FinFET в 10-нм техпроцессе Intel

Геометрические размеры рёбер транзисторов FinFET в 10-нм техпроцессе Intel

Высказанное выше предположение опирается на свежие данные аналитической компании IC Knowledge, специалисты которой подготовили доклад о темпах внедрения в производство сканеров диапазона EUV. Как следует из приведенной ниже иллюстрации, размеры рёбер FinFET, затворов, контактов под затворами, отверстий металлизации и проводников первого по отношению к кристаллу слоя металлизации будут примерно одинаковые как для первого поколения 10-нм техпроцесса Intel, так и для обоих поколений 7-нм техпроцессов Samsung, GlobalFoundries, TSMC. Разница появится только после перехода на технологические нормы 5 нм, которые производители начнут внедрять в конце 2019 года или в 2020 году. Вот тогда конкуренты получат шанс обогнать Intel в плане реализации наиболее технологически выполненных полупроводников.

Сводная таблица с размерами элементов в основных «слоях» современных процессоров для 7-нм, 10-нм и 5-нм техпроцессов

Сводная таблица с размерами элементов в основных «слоях» современных процессоров для 7-нм, 10-нм и 5-нм техпроцессов

По таблицам поясним, что аббревиатуры в крайней правой колонке обозначают числа задействованных фотошаблонов и, соответственно, технологических циклов для изготовления тех или иных элементов на кристалле или в слоях с металлизацией. Сокращение SAQP говорит о четырёх фотошаблонах, SADP — о двух, LE3 — о трёх. В случае EUV число фотошаблонов может быть любым, но оно ощутимо меньше, чем в случае использования обычной оптической проекции для изготовления того же слоя чипа. Также следует помнить, что в микросхеме гораздо больше слоёв и элементов, чем приведено в таблице. Просто нам показали наиболее важные из них.

Надо сказать, что собранные IC Knowledge данные в первую очередь иллюстрируют темпы внедрения в производство литографической проекции с помощью EUV-сканеров с длиной волны 13,5 нм. Компания Samsung начнёт частичное использование EUV-сканеров для выпуска 7-нм продукции первого поколения, что произойдёт во второй половине текущего года, а компании TSMC и GlobalFoundries начнут частичное использование EUV-сканеров в 2019 году для выпуска продукции с использованием второго поколения 7-нм техпроцесса. Компания Intel, вероятно, в обозримом будущем тоже может попытаться использовать в производстве EUV-сканеры, но произойдёт это не раньше 2019 года с началом выпуска процессоров с помощью улучшенного 10-нм техпроцесса (10+).

Сканер EUV без защитного кожуха

Сканер EUV без защитного кожуха

С превосходством техпроцессов Intel мы разобрались, теперь посмотрим, как в ближайшие два года будут использоваться EUV-сканеры. Первой это начнёт делать компания Samsung. Она пропустит 7-нм производство с помощью одних лишь оптических DUV сканеров, на что сделали ставку компании TSMC и GlobalFoundries, и задействует EUV-сканеры для изготовления отверстий металлизации в контактной группе вне кристалла и для изготовления верхних слоёв металлизации. Аналогично поступят компании TSMC и GlobalFoundries, когда в следующем году начнут внедрять 7-нм техпроцесс второго поколения (все три техпроцесса скрыты в таблице под названием «7nm with EUV (Gen1)»). Использование EUV-проекции вместо оптической позволит уменьшить число фотошаблонов с 15 штук до 5. Это упростит подготовку проектов к выпуску, само производство, уменьшит вероятность возникновения дефектов, но не снизит себестоимость чипов, о чём аналитики сразу предупреждают.

Внедрение 7-нм техпроцесса второго поколения с использованием EUV (для TSMC и GlobalFoundries это будет уже третье поколение 7-нм техпроцесса) обещает перевести на EUV-проекцию изготовление первого металлического слоя уже в составе кристалла. Для 7-нм норм сканеры оптического диапазона для создания первого слоя металлизации требуют 23 фотошаблона, а EUV-сканеры обойдутся 9 фотошаблонами. Следует сказать, что для этого потребуется разработать защитные плёнки, спасающие кремниевые подложки от сверхжёсткого излучения. Требуется покрытие с прозрачностью 90 %, которое способно выдержать излучение от источника мощностью 250 Вт. Пока прозрачность защитных плёнок находится на уровне 83 %, и они выдерживают не более 7000 экспозиций от источника излучения мощностью 245 Вт (данные ASML). Отметим, для 7-нм техпроцесса первого поколения компании Samsung такие плёнки не нужны. Они понадобятся только при изготовлении элементов уменьшенного размера, что будет востребовано только во втором поколении 7-нм техпроцесса с EUV через год–полтора.

300-мм подложки, обработанные в производственном комплексе Fab 1 компании GlobalFoundries

300-мм подложки, обработанные в производственном комплексе Fab 1 компании GlobalFoundries

Отдельно по 5-нм техпроцессу с использованием EUV-сканеров надо сказать, что не готовы не только защитные плёнки для пластин, но также нет фоторезиста с надлежащими свойствами. Созданный и опробованный для работы с EUV-излучением фоторезист показывает высокие характеристики в случае выпуска 7-нм продукции. Опытное производство 5-нм чипов ведёт к высокому уровню дефектов именно из-за недостатков фоторезиста. Новый фоторезист должен быть предложен в течение 18 месяцев, иначе компания TSMC провалит планы по переходу на 5-нм нормы производства.

Источник:

ASML отмечает высокий спрос на сканеры EUV

Компания ASML сообщила о росте интереса производителей полупроводников к сканерам диапазона EUV. Массовые сканеры диапазона DUV с длиной волны 193 нм тоже пользовались повышенным спросом. За 2017 год компания поставила 161 сканер DUV, что на 21 % больше поставок 2016 года. Рост продаж сканеров в Китае также вырос примерно на 20 %. В 2018 году поставки в Китай продолжатся, заявки на которые компании ASML оставили пять крупных китайских производителей полупроводников.

Сканер EUV без защитного кожуха (проекционная система, обратите внимание, состоит из зеркал)

Сканер EUV без защитного кожуха (проекционная система, обратите внимание, состоит из зеркал, а не линз)

Что касается новейших сканеров EUV с длиной волны 13,5 нм, то в 2017 году таких отгружено 10 штук, за что ASML получила 1,1 млрд евро (по 110 млн евро за каждый). Ещё два сканера собраны раньше срока и находятся в процессе доставки заказчику. В 2016 году отгружено всего 4 EUV сканера, так что 2017 год можно считать годом массового выпуска сканеров действительно нового поколения. Всего в очереди заказов на выпуск EUV-сканеров находятся 28 заявок. В 2019 году, как рассчитывают в ASML, в очереди будет не менее 30 заявок на 13,5-нм сканеры.

Следует сказать, что ASML постепенно совершенствует сканеры диапазона EUV. Скорость производства осталась на прежнем уровне и достигает 125 пластин в час, но время промышленной эксплуатации сканеров увеличилась с 80 % до 90 %. Иначе говоря, время простоя по отношению к времени в работе сократилось на 10 %. При обработки всех рабочих слоёв чипа сканеры EUV всё ещё малопродуктивны, но для изготовления нескольких критически важных слоёв уже готовы к использованию в промышленных масштабах. Этим вскоре и первой воспользуется компания Samsung, когда во второй половине текущего года начнёт выпуск первого поколения 7-нм продуктов, и компания TSMC, но сделает это в следующем году в процессе выпуска второго поколения 7-нм продукции.

Показатели ASML за 3 и 4 кварталы 2017 года (разбивка по технологиям, заказчикам, регионам поставок, числу сканеров с разбивкой по виду излучения)

Показатели ASML за 3 и 4 кварталы 2017 года (разбивка по технологиям, заказчикам, регионам поставок, числу сканеров с разбивкой по виду излучения)

В целом за календарный 2017 год ASML выручила 9,05 млрд евро (около $11,04 млрд) — это на 33 % больше, чем за 2016 год. Чистая прибыль компании за 2017 год достигла 2,12 млрд евро (порядка $2,59 млрд), что на 44 % больше по сравнению с 2016 годом. Производство сканеров всех типов, включая EUV, компания ASML готова нарастить по первому требованию заказчиков, так что в будущее она смотрит с оптимизмом (удерживая 80 % рынка 193-нм сканеров, в оптимизме недостатка не будет).

Источник:

Новосибирские нанокерамические эндопротезы прослужат 20 лет

Новосибирское предприятие «НЭВЗ-Керамикс», занимающееся производством наноструктурированной керамики для оборонной, медицинской, электротехнической и энергетической отраслей, освоило выпуск надёжных эндопротезов тазобедренного сустава, срок службы которых достигает 20 лет.

Композитный состав керамики с добавлением нанопорошков делает её сверхпрочной. Нанокерамика устойчива к износу, коррозии и перепадам температуры, но при этом остаётся лёгкой. Протез обладает высокой степенью биосовместимости и минимальным износом, позволяет свободно двигаться и заниматься спортом.

В течение 2015–2017 годов в российских клиниках было проведено более 3500 операций по имплантированию этих протезов. Замещение зарубежных аналогов сделает эндопротезы с высоким сроком эксплуатации более доступными и снизит количество повторных операций. В ближайшие годы предприятие планирует занять до 20 % рынка этих протезов, уже сегодня мощности предприятия позволяют выпускать 10 тысяч изделий в год.

Проект стоимостью 226,8 млн рублей был реализован при участии Фонда развития промышленности, предоставившего предприятию ссуду под 5 % годовых сроком на 5 лет. Компания планирует запустить в 2018 году опытное производство коленного сустава с керамическими элементами. Её продукция также используется в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Портфельная компания «НЭВЗ-Керамикс» создана инвестиционной компанией «Роснано» и холдинговой «НЭВЗ-Союз» при поддержке администрации Новосибирской области. Общий бюджет проекта составляет 2,5 млрд рублей.

GlobalFoundries будет выпускать 22-нм продукты STMicroelectronics

Франко-итальянская компания STMicroelectronics одной из первых приступила к производству полупроводников с технологическими нормами 28 нм на пластинах из полностью обеднённого кремния на изолирующем слое (FD-SOI, fully depleted silicon-on-insulator). Пластины FD-SOI позволяют создавать транзисторы со значительно меньшими токами утечек, что даёт возможность поднять рабочие частоты или снизить потребление, что обычно достигается снижением масштаба технологических норм производства. Проще говоря, 28-нм техпроцесс на подложках FD-SOI дешевле и не хуже с точки зрения характеристик чипов, чем 20-нм техпроцесс на подложках из монолитного кремния. Соответственно, 22-нм техпроцесс на пластинах FD-SOI обещает характеристики решений, свойственные техпроцессу 14 нм с транзисторами FinFET по цене 22-нм планарного техпроцесса. Вот только STMicroelectronics, как внезапно оказалось, не собирается осваивать техпроцесс 22 нм FD-SOI.

Как сообщает официальным пресс-релизом американо-арабская компания GlobalFoundries, заказы на производство 22-нм чипов на пластинах FD-SOI компания STMicroelectronics будет размещать на её заводах. Для этого нет никаких технологических препятствий, поскольку техпроцесс 22FDX GlobalFoundries разработан и лицензирован у STMicroelectronics. Будем надеяться, что STMicro не прервёт цепочку изысканий и совершенствования интересных техпроцессов, как это произошло, например, в случае японского производителя компании Fujitsu. Напомним, Fujitsu не смогла самостоятельно разработать и внедрить на своих производствах 40-нм техпроцесс и сначала пользовалась услугами компании TSMC, а потом (в 2014 году) лицензировала 40-нм техпроцесс у тайваньской компании UMC. Лет десять назад подобное казалось бы за гранью, но времена меняются, да.

Производственный комплекс GlobalFoundries Fab 8. Фото FinanceFeeds.net

Производственный комплекс GlobalFoundries Fab 8. Фото FinanceFeeds.net

Техпроцесс 22FDX компания GlobalFoundries внедряет на заводах в Дрездене (приём заказов начнётся в текущем году) и на новом заводе в Китае, который сейчас строится и войдёт в строй в 2019 году. Судя по всему, к GlobalFoundries также перейдут заказы по выпуску следующего поколения национальных китайских процессоров Godson. В настоящий момент производством Godson с нормами 28 нм на подложках FD-SOI занимается STMicroelectronics. Также подложки FD-SOI оптимальны для выпуска радиочастотных компонентов и аналоговых чипов. Компания STMicroelectronics рассчитывает воспользоваться всем этим в полной мере.

Источник:

Австралийские учёные представили 480-кубитный кремниевый квантовый процессор

Университет Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, UNSW) имеет собственную позицию в сфере разработки квантовых компьютеров. Квантовые вычислительные системы могут использовать сверхпроводящие элементы, оптические ловушки, атомы, ионы, спины или что-то ещё. Но все они сталкиваются с проблемами масштабирования и со сложностями удержать квантовые состояния согласованным (когерентными) так долго, чтобы можно было с высокой точностью произвести расчёты и прочитать результат. Обе эти проблемы UNSW собирается решить в одном устройстве — в квантовом кремниевом процессоре.

Кремниевый квановый процессор в представлении художника

Кремниевый квантовый процессор в представлении художника

На днях в сетевом журнале Nature Communications в открытом доступе появилась статья «Кремниевая КМОП-архитектура для квантовых компьютеров на спинах» за авторством работников университета. Инженеры и учёные представили проект кремниевого процессора, который оперирует спинами одиночных электронов в качестве квантовых объектов (точек). Для производства такого процессора подходят классические КМОП (CMOS) технологические процессы и традиционные материалы. В данном случае проект разработан для выпуска решений на обычной кремниевой пластине со слоями изоляции из диоксида кремния. Рабочий уровень, в котором хранятся кубиты-электроны, это слой, насыщенный изотопами silicon-28. При этом следует помнить, что даже такой кремниевый процессор должен работать при криогенных температурах порядка 1K или ниже.

Структура, схема элементарной квантовой ячейки и архитектура кремниевого 480-кубитного квантового процессора (Nature)

Структура, схема элементарной квантовой ячейки и архитектура кремниевого 480-кубитного квантового процессора (Nature)

Проект процессора создан модульным с возможностью расширения. Минимальный строительный кирпичик процессора — это блок со сторонами 4 × 20 кубитов. Весь процессор спроектирован как массив 24 × 20 кубитов и состоит из 480 кубитов. Допускается дальнейшее горизонтальное масштабирование для увеличения числа кубитов в процессоре, как и уменьшение масштаба техпроцесса производства. Представленный проект, как заявляют разработчики, хорошо ложится на 14-нм техпроцесс Intel, где расстояние между затворами приближается к 70 нм. Для надёжной работы спроектированного кремниевого квантового процессора необходима ячейка для электрона (кубита) со сторонами 63 нм.

Электрическая схема и сигнальная управляющая структура команд квантового процессора (Nature)

Электрическая схема и сигнальная управляющая структура команд квантового процессора (Nature)

Выбранная учёными 2D-архитектура расположения кубитов преследует главную цель — снизить вероятность появления ошибок в ходе квантовых вычислений. Вернее, они на практике реализовали так называемый поверхностный код (surface code). Поверхностный код подразумевает, что часть кубитов не участвуют в хранении данных, а используются для исправления ошибок в кубитах, отвечающих за данные. Это сравнимо с аппаратной схемой ECC. Например, информационные кубиты и условно ECC-кубиты могут располагаться на плоскости в шахматном порядке. Это позволяет загружать в квантовый процессор программный код и обеспечивать надёжность расчётов.

В предложенной конструкции и схеме нет ничего сложного для современного производства. Схемотехника и её реализация также близка к широко использующейся при выпуске чипов. В общем случае кремниевый квантовый процессор напоминает организацию и работу памяти DRAM. Квантовая точка (электрон) загружается в предназначенную для него область и управляется обычным плавающим затвором (транзистором), как и соседствующая с ним область (J-переход), которая контролирует связанность/взаимодействие соседних квантов. Выглядит просто. Может именно так делается революция?

Источник:

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥