Теги → наноэлектроника

TSMC за два года произвела более одного миллиарда 7-нм чипов

Тайваньской компании TSMC потребовалось всего чуть больше двух лет для того, чтобы произвести один миллиард 7-нм чипов. Производитель электроники отмечает, что такого количества микросхем хватит для того, чтобы покрыть ими весь нью-йоркский Манхеттен 13 раз. Согласно публикации в официальном блоге компании, знаменательный рубеж был пройден в июле этого года.

TSMC начала использование 7-нм технологического процесса производства электроники в апреле 2018 года. И с тех пор она произвела чипы для более чем сотни различных продуктов, разработанных десятками её клиентов. Среди этих клиентов можно отметить такие компании, как AMD, Apple и Qualcomm. До сентября текущего года TSMC также будет заниматься производством чипов HiSilicon, которые используются в смартфонах многострадальной китайской компании Huawei. Для сравнения, ещё один крупнейший производитель чипов в мире, компания Intel, недавно объявила о том, что задерживает выпуск своей 7-нм продукции как минимум до конца 2022-го или начала 2023 года.

В каждом 7-нм чипе производства компании TSMC содержится по меньшей мере один миллиард транзисторов. Таким образом компания за два года произвела более одного квинтиллиона 7-нм транзисторов.

Одним из факторов, который позволил TSMC добиться таких выдающихся результатов, является переход на метод фотолитографии в глубоком ультрафиолете. При данном методе производства наноэлектроники применяется свет экстремального ультрафиолетового диапазона (ЭУФ). В качестве мощных источников света в ЭУФ диапазоне используются синхротроны или плазма, разогреваемая импульсом лазера или электрическим разрядом. ЭУФ-литографию в промышленных масштабах впервые стала применять именно компания TSMC.

В настоящий момент тайваньский производитель наноэлектроники занимается адаптацией этого метода для производства новых 5-нм чипов. TSMC уже получила заказы на их производство от таких компаний, как Apple и, возможно, AMD. Кроме того, компания собирается отрыть новую фабрику по производству 5-нм продукции в американском штате Аризона. Строительство планируется начать в 2021-м, а к производству чипов приступить в 2024 году.

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.

Создан «одномолекулярный» диод, открывающий путь к атомной электронике

Исследователи Колумбийского университета сообщили о том, что им удалось создать диод из одной молекулы, который может использоваться в устройствах наномасштаба. Как утверждается в научной статье «Single-Molecule Diodes with High On-Off Ratios through Environmental Control», новая технология позволяет создавать диоды c производительностью в 50 раз выше, чем у предшественников.

Columbia University

Columbia University

Идея создания «одномолекулярного» диода была впервые предложена в 1974 году. Ещё тогда выдвигалась теория, утверждающая, что молекула может работать как выпрямитель, или однонаправленный проводник электрического тока. С тех пор исследователи неоднократно предпринимали попытки создания одиночных молекул на металлических электродах, которые могли бы играть роль диодов, резисторов, переключателей или транзисторов. При этом в таких молекулах наблюдались различные квантовые механические эффекты, такие как интерференция, что негативно отражалось на их свойствах. Самой большой проблемой являлся очень низкий коэффициент выпрямления.

Nature.com

Nature.com

Инженеры Колумбийского университета предложили новый подход к созданию «одномолекулярного» диода с коэффициентом выпрямления более 250 (что в 50 раз больше предыдущих достижений) и сравнительно высоким током в прямом направлении (около 0,1 мкА). Габариты устройства настолько малы, что квантовые механические эффекты очень сильно влияют на работу диода. Поэтому создание такой молекулы с ожидаемым поведением и характеристиками является настоящим триумфом — считает руководитель проекта Лата Венкатараман (Latha Venkataraman).

Для борьбы с негативными квантовыми эффектами вместо использования асимметричной структуры самого диода изобретатели создали так называемое асимметричное окружение молекулы: соединения активных молекул были помещены в ионную среду, а для контакта с ними использовались золотые электроды разных размеров. Инженеры считают, что такая техника открывает путь к созданию атомной электроники с использованием разных перспективных материалов, в том числе и с графеновыми электродами. Целью дальнейшей работы учёных является усовершенствование дизайна диода, чтобы ещё повысить коэффициент выпрямления.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
YouTube обнаружила, что миллионы видео подпадают под ошибочные жалобы о нарушении авторских прав 4 ч.
Следующий трейлер «революционного» ролевого экшена Steelrising покажут на The Game Awards 2021 11 ч.
Улучшенное издание SpellForce 3 вышло на ПК — владельцам базовой версии полагается бесплатное обновление 12 ч.
Представлен дистрибутив CentOS Stream 9 12 ч.
Декабрьскую подборку PlayStation Now возглавили ремастеры GTA III и Final Fantasy X 12 ч.
Ubisoft устроила раздачу экономической стратегии Anno 1404 13 ч.
Загадочный игровой опыт по мотивам «Матрицы» оказался кинематографическим демо для консолей нового поколения 13 ч.
В преддверии выхода крупного аддона Final Fantasy XIV установила рекорд онлайна в Steam 15 ч.
Работа над ошибками: наглядное видеосравнение релизной графики Halo Infinite с прошлогодним трейлером 15 ч.
Пентагон признал участие в борьбе против группировок хакеров-вымогателей 17 ч.