Теги → imec
Быстрый переход

Скоро везде и на каждом: представлен индивидуальный сигнализатор нарушения социальной дистанции

Согласно рекомендациям специалистов ВОЗ, для снижения темпов распространения коронавируса SARS-CoV-2 гражданам в общественных местах и на работе необходимо соблюдать социальную дистанцию ― не приближаться друг к другу ближе полутора метров. Помочь в этом может индивидуальный сигнализатор, поскольку человек по разным причинам может проигнорировать данное требование. И лучше всего это сделает автоматическое устройство с назойливым сигналом.

Брелок SafeDistance

Брелок SafeDistance

Дочерняя компания бельгийского исследовательского центра Imec и Гентского университета ― предприятие Lopos ― представила носимые устройства SafeDistance, которые помогут сотрудникам следовать принципам социального дистанцирования.

На практике точно соблюсти предписание не приближаться друг к другу ближе чем на полтора метра можно далеко не всегда. По забывчивости, по невнимательности, увлёкшись разговором и просто не заметив находящегося рядом человека легко нарушить «принципы социального дистанцирования». Небольшое устройство SafeDistance с креплением к одежде подаст звуковой и вибросигнал в том случае, если обнаружит такое же устройство ближе полутора метров от себя.

Погрешность определения расстояния между брелоками SafeDistance на дальности 1,5 м не превышает 15 см. Для определения расстояния устройства используют технологию сверхширокополосного радиосигнала (UWB). Разработка была протестирована в нескольких крупных бельгийских компаниях ― строительных, химических и металлургических. После периода опытной эксплуатации было заявлено, что свыше 90 % сотрудников хотели бы продолжить использовать устройства SafeDistance в дальнейшем.

Разработчик и производитель SafeDistance отмечает, что для удовлетворения спроса на сигнализаторы от целого ряда компаний пришлось значительно увеличить объёмы производства. Коммерческие поставки SafeDistance компания Lopos обещает начать с 27 мая по цене от 99 евро за штуку. Вот кто не лишён коммерческой жилки! И ведь подобные сигнализаторы могут действительно войти в нашу жизнь, если власти и корпорации сочтут это выгодным или полезным.

С другой стороны, у сигнализатора SafeDistance есть положительная сторона. В отличие от подобных приложений на смартфонах данные о пользователях никуда не передаются и нигде не собираются. В частности, не происходит слежение за перемещениями. Устройство SafeDistance не нарушает приватности, но душевное равновесие или сосредоточенность на работе оно вполне может нарушить.

Стоп инфекция: Roswell Biotechnologies и Imec разрабатывают биосенсорные чипы нового поколения

Пандемия коронавирусной инфекции COVID-19 показала, как важна оперативная диагностика вирусных заболеваний. Как только появился вирус более заразный, чем вирус гриппа, мир оказался не готов оказать ему достойное сопротивление. Повысить точность диагностики и поднять эпидемиологический надзор на совершенно новый уровень поможет электроника. Уже через год обещают появиться биосенсоры нового поколения, которые вместе разрабатывают Imec и Roswell Biotechnologies.

Пример биосенсора Roswell Biotechnologies

Пример биосенсора Roswell Biotechnologies

Компания Roswell Biotechnologies специализируется на разработке сенсорных чипов для молекулярной электроники. Такие решения используются для секвенирования ДНК и выявления целого спектра биологических маркеров. Например, биосенсоры способны обнаруживать нуклеиновые кислоты, антигены и антитела. Пандемия SARS-CoV-2 может дать сильнейший толчок в развитии подобных решений. В то же время биосенсоры способны обнаруживать множество инфекционных заболеваний и служить основой для «точной медицины», когда диагностика и подбор лекарств осуществляются исключительно под конкретного пациента.

Бельгийский исследовательский центр Imec неслучайно стал партнёром Roswell Biotechnologies. Imec специализируется на разработке полупроводниковых техпроцессов. Центр имеет собственное опытное полупроводниковое производство и может не только помочь знаниями, но также наладить выпуск инженерных образцов продукции. Иными словами, довести дело до выпуска рабочего кремния. Компания Roswell Biotechnologies как бесфабричный разработчик такой возможности не имеет.

ДНК в ячейке биосенсора

ДНК в ячейке биосенсора

Согласно планам компаний, биосенсорные чипы нового поколения станут коммерчески доступными в 2021 году. На основе новых датчиков будут созданы портативные и ручные приборы для быстрой молекулярной диагностики. Это те приборы, которых сегодня не хватает в больницах для более эффективной борьбы с SARS-CoV-2.

Бельгийцы научат дроны высшему пилотажу

Когда ты большой, обходить препятствия много ума не надо. Их можно даже не замечать. Другое дело маленький и юркий дрон, встреча которого со стенкой, веткой, столбом закончится там же, где началась. В жизни с задачей безопасного пилотирования и уклонения от препятствий легко справляется относительно маленький аналоговый мозг птиц. Но рукотворные цифровые решения с той же функциональностью представляются всё ещё слишком большими для маленьких дронов. Или уже нет?

Бельгийский исследовательский центр Imec сообщил об интересной разработке. Сводная группа инженеров спроектировала первый в мире чип на основе нейронной сети для обработки радиолокационных сигналов. Утверждается, что процессор (или ускоритель) на основе спайковой рекуррентной нейронной сети потребляет в 100 раз меньше «традиционных решений» и имеет в 10 раз меньшие задержки. Это означает, что дроны или любая другая автономная система с использованием радаров, лидаров, сонаров и прочего будет практически мгновенно реагировать на препятствия и тратить на расчёты, предотвращающие столкновения, минимум энергии.

Первоначально чип SNN (спайковая нейронная сеть) разрабатывался бельгийцами для расшифровки показаний приборов ЭКГ (съём электрокардиограмм). Однако получившийся в результате микропроцессор превзошёл все ожидания. Рекордно низкое потребление и мизерные задержки перевели разработку в плоскость систем с автопилотами. Более того, они подходят и для дронов, размеры которых и ограниченная ёмкость батарей не позволяли им быть слишком умными и сообразительными.

По данным разработчиков, спайковая нейронная сеть в составе чипа классифицирует микродоплеровские сигнатуры радиолокаторов с использованием всего 30 мкВт мощности, а интеллектуальная маломощная радиолокационная система определяет приближающиеся объекты за считанные миллисекунды. Впрочем, это не ограничивает использование чипа в таких сферах, как распознавание речи или расшифровка показаний медицинских приборов или данных с других произвольных наборов датчиков. Но предложенное сочетание экономности, эффективности и производительности обещает привести к появлению портативных решений с достаточно сильным интеллектом.

Европейские институты и производители вместе разработают лучшие солнечные панели в мире

Очевидным образом все производители солнечных панелей в мире проиграли китайцам. Выпускать так много и так дёшево, как в Китае, сегодня не может никто. Это вредит как национальным производителям, так и тормозит развитие технологий по добыче энергии из этого возобновляемого ресурса. Сегодня в Европе решили, что с таким положением дел необходимо кончать, и поможет в этом европейский проект HighLite.

Проект HighLite запущен в рамках финансирования по программе ЕС Horizon2020. Он рассчитан на три года и предусматривает затраты в объёме 12,9 млн евро. Координатором проекта стал бельгийский исследовательский центр Imec. В целом в проект вовлечены девять европейских исследовательских институтов и восемь производителей из всей цепочки изготовления солнечных панелей от выпуска соответствующего производственного оборудования до производства элементов панелей и создания конструкций со встроенными панелями.

Размах мероприятия до сегодняшнего дня небывалый. Европейцы намерены создать собственные национальные производства всех уровней сложности и вернуть себе хотя бы часть рынка солнечных панелей. Выпускать солнечные панели дешевле чем китайцы они явно не смогут. В этом они отдают себе отчёт. Поэтому решено брать качеством и экологичностью. Будущие европейские солнечные элементы и панели должны иметь самый высокий КПД из возможных и оставлять меньший так называемый углеродный след.

По ожидаемой эффективности будущих панелей информации пока нет, хотя опорные цифры исследователи вполне могли предоставить, а по снижению углеродного следа кое-что нам сообщили. Так, европейские панели будут создаваться из сверхтонкого кристаллического кремния толщиной до 100 микрон. Это примерно в два раза тоньше, чем у современных китайских и других солнечных панелей. Снижение толщины панели в два раза обещает снизить расходы на производство и материальные ресурсы.

Также будущие европейские панели будут иметь повышенный рабочий ресурс и поддаваться вторичной переработке. Повышение рабочего ресурса, в частности, должно произойти за счёт использования так называемой технологии пассивации контактов. Эта технология сродни защите металлов от коррозии за счёт покрытия оксидными плёнками, нейтральными к внешним воздействиям. Между металлическими контактами и пластиной создаётся тончайшая оксидная плёнка, продлевающая срок работы солнечной панели. Европейцы утверждают, что знают толк в этой технологии.

Что же, фактически европейские исследователи должны за три года совершить небольшую революцию в отрасли, если они хотят отнять часть рынка у китайцев. Неужели у них получится? Будем надеяться, ведь конкуренция это хорошо.

Бельгийская разработка обещает недорогую кремниевую фотонику

Полупроводниковые источники и приёмники света уже зарекомендовали себя как незаменимые решения для транспортировки данных по оптоволоконным каналам связи. Но всё это достигается за счёт сравнительно дорогих дискретных компонентов. Для использования оптики в интегральных схемах и для снижения цен на кремниевую фотонику необходима интеграция лазеров в микросхемы. Одной из таких технологий обещает стать разработка бельгийского центра Imec.

Принцип работы полупрводниковго лазера с распределённой обратной связью (изображение Роснано)

Принцип работы полупроводникового лазера с распределённой обратной связью (изображение Роснано)

Центр исследований Imec и британская компания CST Global, которая специализируется на производстве химических соединений из III–V групп таблицы Менделеева, сообщили об успешной интеграции лазеров с распределенной обратной связью (DFB) на основе фосфата индия (InP) в производственную платформу Imec iSiPP (интегрированная платформа кремниевой фотоники). За основу производственной технологии взята платформа InP100 компании CST Global. Проще говоря, Imec воспользовалась наработками CST Global в области создания лазеров на базе фосфата индия и подготовила техпроцесс для промышленного производства интегрированных решений.

В течение 2020 года бельгийские разработчики будут оптимизировать вновь созданный техпроцесс и проверять его со всех возможных сторон. Для клиентов центра техпроцесс в рамках создания опытных прототипов интегрированных полупроводниковых лазеров станет доступным в первой половине 2021 года. Ожидается, что удешевления производства встроенных в микросхемы лазеров приведёт к появлению кремниевой фотоники в сферах, где высокие расходы неприемлемы. Например, для оптической связи чипов друг с другом в компьютерах и даже смартфонах, в датчиках и в других устройствах и приборах.

Гибридный интегрированный лазер Imec

Гибридный интегрированный лазер Imec

Традиционно источники света на основе материалов III–V групп, например, фосфида индия (InP) или арсенида галлия (GaAs), изготавливаются как отдельные дискретные компоненты. Это дороже, они больше и их работа сопровождается потерями. Партнёры в лице Imec и CST Global смогли создать техпроцесс, при котором дискретный компонент лазера InP устанавливается на кремниевую подложку с волноводами. Технология обеспечивает высокую точность совмещения элементов и надёжные связи кристалла лазера с кристаллом подложкой.

Опытный чип, например (см. на картинке выше), представляет собой гибридное решение с мощностью излучения свыше 5 мВт. Это отличный показатель и, очевидно, он будет только улучшаться по мере совершенствования технологии.

IMEC прокладывает путь к производству 3-нм полупроводников

На повестке дня стоит начало массового производства 5-нм чипов. Следующий шаг ― освоить выпуск 3-нм решений. Несмотря на небольшое различие в технологических нормах, этот маленький шаг потребует значительных исследований. И на первую линию борьбы за 3-нм производство вышли исследователи из Бельгии и Нидерландов.

На этой неделе на годовом мероприятии SPIE Advanced Lithography Conference бельгийский исследовательский центр Imec сделал доклад о прорыве в деле литографического производства чипов с использованием EUV-проекции. С помощью серийного сканера NXE:3400B компании ASML, но с массой уникальных настроек, исследователи смогли за один проход сканера создать линейный рисунок с шагом 24 нм.

Это разрешение необходимо для выпуска полупроводников с нормами 3 нм. Оно критическое для изготовления металлических контактов в так называемом «нижнем» слое чипов или BEOL (back-end-of-line), где расположена многоуровневая система соединений кристалла с монтажной платой. Опыт произведён в новой «чистой комнате» Imec, где специалисты центра вместе с инженерами компании ASML разрабатывают новые материалы для производства чипов с нормами 3 нм и меньшими.

Предметом для пристального излучения остаётся фоторезист ― фоточувствительный материал, который даёт возможность перенести рисунок кристалла с фотошаблона на кремниевую пластину. Фоторезист для техпроцессов с нормами свыше 7 нм не годится для работы со сканерами EUV при проекции с нормами менее 5–3 нм. Он банально разрушается под воздействием высокоэнергетического пучка сверхжёсткого излучения.

В совместном исследовании специалисты Imec и ASML смогли таким образом настроить излучающую установку, чтобы снизить энергию пучка излучения до безопасного для фоторезиста уровня и добиться минимальных искажений при передаче рисунка с фотошаблона на слой фоторезиста на пластине.

Полученные в результате эксперимента данные помогут в дальнейшем при переходе на сканеры с ещё лучшим разрешением ― на установки EXE:5000. Ключевой особенностью сканеров ASML EXE:5000 станет новая оптическая система с увеличенной цифровой апертурой со значения 0,33 до 0,55. Эта установка за один проход обещает рисовать линии с шагом 8 нм, а появится она примерно через два года. К этому времени необходимо разработать фоторезист, который бы мог выдерживать высокую энергию пучка на меньшей площади.

Для пожарных создали защитную одежду с датчиками перегрева

Работа пожарного подразумевает борьбу со стихией в окружении с высокой температурой. Защитная одежда при этом обязательна, но она часто играет злую шутку с огнеборцами. Она бывает, загорается, о чём бойцы часто узнают только после получения ожогов. Чтобы избежать таких случаев, европейская наука создала защитную одежду с датчиками перегрева.

Imec

Imec

Бельгийский исследовательский центр Imec сообщил, что его специалисты вместе с разработчиками из Университета Гента и компаний Connect Group и Sioen разработали костюм для пожарных со встроенными датчиками, чтобы радикально снизить количество случаев возгорания, от которых страдают пожарные. Костюм затребовала одна из крупнейших европейских служб в Париже (BSPP).

Учёные представили прототип новой защитной одежды для пожарных со встроенными датчиками температуры и электроникой, чтобы предупредить пожарных о слишком высоком уровне температуры окружающей среды. Новый костюм, разработанный в рамках проекта Flemish I-CART, успешно прошел испытания при температурах до 1200 °C. Такая разработка должна значительно снизить количество травм у пожарных.

Обычная термостойкая одежда часто затрудняет оценку риска получения ожога, что может привести к ожогам второй и третьей степени. Новый костюм со встроенными датчиками температуры может вовремя предупредить носителя. Примечательно, что разработчики сосредоточились на определении только одного параметра ― температуры, чтобы повысить надёжность и качество работы сигнализации. При достижении критической температуры окружающей среды раздаётся звуковой сигнал, который заставляет бойца принять верное в данной ситуации решение.

Костюм соответствует европейскому стандарту EN469. Он уже прошёл испытания в BSPP и заслужил высокую оценку. Встроенная в костюм электроника не представляет дополнительного риска для пользователя. Аккумуляторы защищены от перегрева, а управляющая датчиками электроника не боится загрязнения, например, от пота пожарного.

Imec

Imec

В текстиль защитной одежды вплетены очень тонкие сенсорные узлы, созданные в Imec. Это сеть датчиков, фиксирующая температуру в полном окружении пожарного. Специальную проводящую ленту для передачи данных на энергоэффективный процессор разработали в Sioen. Процессор и остальную аппаратную часть создали в Connect Group. Ожидается, что подобные защитные системы могут появиться в защитной одежде рабочих на предприятиях и в секторе здравоохранения.

Представлен стандарт для тестирования всех кристаллов в 3D-упаковке

Не секрет, что дальнейшее развитие микроэлектроники лежит в плоскости нагромождения друг на друга разных кристаллов в виде 3D-упаковки. Для широкого продвижения этой концепции нужен был инструмент независимого тестирования кристаллов в стеках. Теперь такой инструмент есть.

Бельгийский исследовательский центр Imec сообщил, что недавно Ассоциация стандартов IEEE одобрила стандарт IEEE Std 1838. В феврале вся документация по новому стандарту появится в цифровой библиотеке IEEE Xplore, откуда её можно будет получить. Аббревиатура Std в названии стандарта расшифровывается как design-for-test или, по-русски, дизайн (разработка) для теста.

Запуск разработки стандарта был инициирован Imec и начался в 2011 году. Сначала рабочую группу возглавлял представитель бельгийского центра, а в последние годы работами руководил один из высших разработчиков компании Cadence. На разработку стандарта IEEE Std 1838, как видим, ушло почти 9 лет.

Необходимость в стандарте IEEE Std 1838 возникла по той причине, что в отрасли не было единого механизма тестирования стеков из нескольких собранных в столбик кристаллов. Между тем, вариантов вертикальной сборки кристаллов в стеки придумано довольно много, и кристаллы нужно уметь тестировать отдельно, на этапе частичной сборки, поле полной сборки и после завершения упаковки. Очевидно, подход «кто в лес, кто по дрова» может поставить в неудобное положение как проектировщиков, так и производителей, и заказчиков.

Усилиями рабочей группы инженеров стандарт IEEE Std 1838 позволяет протестировать каждый кристалл в собранном стеке с использованием универсальных инструментов и системы команд. И заказчик, и разработчик смогут оперировать одинаковыми наборами инструментов для проверки работоспособности каждого уровня в многослойном чипе.

Доступ к каждому кристаллу в стеке доступен через стандартный тестовый разъём или с помощью стандартных игл-зондов тестового оборудования. В архитектуру и сигнальный интерфейс IEEE Std 1838 вошли три составляющие. Регистр оболочки кристалла (DWR, die wrapper register), механизм последовательного управления (SCM, serial control mechanism) и опциональный гибкий параллельный порт (FPP, flexible parallel port).

Полностью новым стал только необязательный порт FPP. Это масштабируемый многобитовый механизм доступа для тестирования с массивным обменом данными с каждым слоем (кристаллом). Регистр DWR и механизм SCM уже используются в действующих стандартах с пометкой Std. Первый обеспечивает модульное тестирование кристалла на своём уровне и сканирует цепи на границе кристалла сверху и снизу. Второй ― это пересылка однобитовых команд управления на каждый уровень в процессе тестирования. Всё вместе обещает ускорить выход на рынок многокристальных решений с вертикальным расположением кристаллов. Особенно, когда новый стандарт будет внедрён в системы автоматического проектирования.

Imec представила идеальный транзистор для 2-нм техпроцесса

Как мы знаем, переход на техпроцесс с нормами 3 нм будет сопровождаться переходом на новую архитектуру транзистора. В терминах компании Samsung, например, это будут транзисторы MBCFET (Multi Bridge Channel FET), у которых транзисторный канал будет выглядеть как несколько расположенных друг над другом каналов в виде наностраниц, окружённых со всех сторон затвором (подробнее см. в архиве наших новостей за 14 марта).

Структура 3-нм транзистора Samsung MBCFET

Структура 3-нм транзистора Samsung MBCFET

По мнению разработчиков из бельгийского центра Imec это прогрессивная, но не идеальная структура транзистора с использованием вертикальных затворов FinFET. Идеальной для техпроцессов с масштабом элементов менее 3 нм будет другая структура транзистора, которую предложили бельгийцы.

В Imec разработали транзистор с раздельными страницами или Forksheet. Это те же вертикальные наностраницы в качестве каналов транзисторов, но разделённые вертикальным диэлектриком. С одной стороны диэлектрика создаётся транзистор с n-каналом, с другой ― с p-каналом. И оба они окружены общим затвором в виде вертикального ребра.

Imec предлагает транзистор с раздельными наностраницами

Imec предлагает транзистор с раздельными наностраницами (Forksheet)

Сократить расстояние на кристалле между транзисторами с разной проводимостью ― вот ещё один главный вызов для дальнейшего снижения масштаба технологического процесса. Моделирование TCAD подтвердило, что транзистор с раздельными страницами обеспечит 20-процентное уменьшение площади кристалла. В общем случае новая архитектура транзистора снизит стандартную высоту логической ячейки до 4,3 треков. Ячейка станет проще, что также относится к изготовлению ячейки памяти SRAM.

Эволюция логической ячейки по мере совершенстования каналов с вертикальными затворами

Эволюция логической ячейки по мере совершенствования каналов с вертикальными затворами

Простой переход от наностраничного транзистора к транзистору с раздельными наностраницами обеспечит рост производительности на 10 % с сохранением потребления или сокращение потребления на 24 % без прироста производительности. Моделирование для 2-нм техпроцесса показало, что ячейка SRAM с использованием раздельных наностраниц обеспечит комбинированное уменьшение площади и повышение производительности до 30 % при разнесении переходов p- и n- до 8 нм.

Imec показала, как можно выйти за рамки 3-нм техпроцесса и пойти дальше

На форуме ITF USA 2019 бельгийский исследовательский центр Imec показал образец важной структуры чипа, выпущенного с использованием 3-нм норм производства. Тем самым разработанная для этого технология и техпроцессы обещают открыть путь к массовому производству как 3-нм чипов, так и решений с меньшими технологическими нормами. Техпроцесс выдерживает масштабирование и может отодвинуть финал действия закона Мура.

Условная структура транзистора на кристалле и сопутствующих элементов

Условная структура транзистора на кристалле и сопутствующих элементов

Уточним, с техпроцессом с нормами 3 нм ассоциируется шаг металлических линий (проводников) шириной 21 нм. В данном случае 3 нм ― это размер минимально возможного расстояния между двумя линиями на кристалле, но другие топологические элементы на кристалле не могут и не обязаны быть соизмеримыми с максимально допустимым разрешением 3-нм проекции.

Опытную 3-нм структуру специалисты Imec последовательно изготавливали с использованием иммерсионной литографии с помощью 193-нм сканера и с помощью EVU-сканера с излучением 13,5 нм. Для 193-нм проекции с целью изготовления линий и траншей для заполнения металлами были задействованы технологии самостоятельно выравнивающихся масок (self-aligned quadrupole patterning, SAQP) с использованием четырёх масок (циклов проекции). Сканеры EUV «рисовали» блоки и структуры для сквозной (межслойной) металлизации. В целом задействованный Imec техпроцесс повторял основные шаги, свойственные изобретённому компанией IBM так называемому двойному дамасскому методу, когда иной металл вносился и проявлялся узором на базовой поверхности.

Imec сумел изготовить 3-нм слой M2 (металлический слой контактов в контактной структуре чипа)

Imec сумел изготовить 3-нм слой M2 (металлический слой контактов в контактной структуре чипа)

Основной целью эксперимента Imec было показать, что с помощью разработанного 3-нм техпроцесса можно снижать размеры таких важных элементов, как сквозные и горизонтальные контакты в металлических слоях (слой Back-End-Of-Line ― это всё, что ниже кристалла и предназначено для передачи сигналов и питания от кристалла к монтажной плате). Без уменьшения размеров контактов нечего и мечтать об уменьшении площади кристаллов. Опытная структура Imec доказала, что контактный слой M2 можно уменьшить с кратностью 0,7 и, тем самым, соблюсти пропорции между уменьшением площади кристалла и сохранением требуемого числа контактов.

В качестве материала для заполнения углублений (траншей) в полупроводнике специалисты Imec использовали рутений (Ru) и диэлектрик со значением постоянной, равной 3.0. Как мы сообщали, медь плохо подходит для мельчающих техпроцессов и учёные вынуждены переходить на новые материалы для изготовления металлических проводников и контактов в чипах. Также новые материалы и рутений в частности позволяют обходиться без защитного диффузионного барьера вокруг металлических проводников. Например, медь без этого не может, иначе электромиграция атомов меди «отравит» близлежащие кремниевые структуры.

Изображение и данные измерения опытной 3-нм контактной структуры из рутения (Imec)

Изображение и данные измерения опытной 3-нм контактной структуры из рутения (Imec)

Измерение ёмкостных и резистивных характеристик опытной 3-нм структуры показали, что их характеристики улучшились на 30 % по сравнению с предыдущим поколением структур. Надёжность в отношении проявлений электромиграции также оказалась на высоте: после 530 часов нагрева температурой 330 °C признаков электромиграции не обнаружено. В свою очередь, измерение на диэлектрический пробой выявило надёжность структуры на уровне 10 лет при температуре 100 °C. С этим можно и нужно работать.

Общеевропейский проект «TEMPO» превратит смартфон в серверную стойку

На этой неделе бельгийский исследовательский центр Imec представил общеевропейский проект «TEMPO». Проект финансируется фондом ECSEL Joint Undertaking и рассчитан на три года. Решением поставленных в проекте задач будут заниматься 19 исследовательских и производственных коллективов из нескольких стран Европейского Союза. Целью TEMPO ставится разработка техпроцессов и аппаратной платформы для ускорения машинного обучения с интеграцией в состав мобильных устройств с батарейным питанием.

Сегодня платформы для ML в основном реализованы на базе серверных стоек и доступны через облачные сервисы. При успешном завершении проекта TEMPO машинным обучением смогут заниматься даже смартфоны, как и самоуправляемые автомобили. В целом речь идёт о разработке решений для пограничных (периферийных) устройств и вещей с подключением к Интернету. Важнейшим условием создания высокоэффективных мобильных платформ для машинного обучения считается переход на перспективную энергонезависимую память. Память NAND плохо подходит для решения  подобных задач. Вычисления желательно проводить непосредственно в тех ячейках, где хранятся данные, что требует ускоренного доступа и снижения задержек.

В качестве памяти для будущих мобильных ML-платформ рассматриваются магниторезистивная память MRAM (разработчик ― Imec), ферроэлектрическая память FeRAM (Fraunhofer) и резистивная память RRAM (CEA-Leti). Одна или несколько разновидностей представленной памяти будут использованы в процессорах (ускорителях) нейронных сетей. Это будет ускоритель как для современных нейронных сетей для глубокого машинного обучения (DNN) так и ускоритель для перспективных спайковых нейронных сетей (SNN).

Разработанный в рамках проекта ускоритель должен наиболее эффективно работать в 8 случаях использования от решения потребительских задач до автомобилей и медицины. Это голосовое управление ассистентами, распознавание лиц (безопасность) и другое. Выполнять все эти и многие другие работы на удалённых сервисах сегодня стоить денег и энергии, а также сопровождается задержками, что по многим причинам неприемлемо. Серверная стойка должна переместится в задний карман, как коротко представили разработку в Imec.

Imec начинает опытное производство литийсодержащих аккумуляторов с удвоенной плотностью хранения энергии

Мы уже сообщали, что бельгийский центр Imec заявил о прогрессе в деле разработки аккумуляторов с твёрдым электролитом. На днях в Берлине на конференции European Electric Vehicle Batteries Summit 2019 группа разработчиков Imec рассказала и представила опытные твердотельные аккумуляторы, плотность запаса энергии в которых в два раза превышает возможности современных литиево-ионных аккумуляторов с жидким электролитом. Это означает, что аккумулятор по технологии Imec может запасти до 400 Вт·ч/л и заряжаться со скоростью 0,5 Кл (за два часа). Что важно, на базе кампуса общеевропейского проекта EnergyVille в Генке (Бельгия) начинается развёртывание опытной линии по выпуску аккумуляторных ячеек нового типа ёмкостью 5 А·ч, которые смогут получить все заинтересованные в новой технологии компании и организации.

Оптытные аккумуляторы на твёрдом электролите

Опытные аккумуляторы на твёрдом электролите

Речь идёт об аккумуляторах с твёрдым электролитом или литий-металлических батареях. Технология сочетает использование изобретённого в Imec нанокомпозитного электролита и традиционных литий-металл-фосфатных аккумуляторов. В аккумуляторах используется стандартный катод от литий-металл-фосфатной батареи и анод из металлического лития. Использование действующих промышленных технологий позволит с наименьшими затратами перевести производство с выпуска актуальных литиево-ионных аккумуляторов на производства аккумуляторов по новой технологии.

Пилотная линия по производству новых аккумуляторов

Пилотная линия по производству новых аккумуляторов

Примечательно, что твердотельный электролит становится твёрдым в процессе сушки после изготовления. Для этого используются стандартные промышленные сушилки, а на опытной линии для этого предусмотрено помещение площадью 100 м2 (помещение с производственной линией занимает 300 м2). Начальная жидкая фаза электролита даёт возможность простого и без полостей заполнения банки аккумулятора и полного контакта с обоими электродами. В процессе сушки электролит становится твёрдым и приобретает новые замечательные качества.

В следующем году разработчики обещают удвоить плотность хранения энергии в литий-металлических аккумуляторах, а к 2024 году представить батарею с возможностью хранить 1000 Вт·ч/л и заряжаться со скоростью 2–3 Кл (за полчаса).

Аккумуляторы нового типа позволят электромобилям проезжать по 800 км без подзарядки

Отсутствие значимого прогресса в технологиях хранения электрического заряда начинает сдерживать развитие целых отраслей. Например, современные электромобили вынуждены либо ограничиваться скромными показателями пробега без подзарядки, либо становиться дорогими игрушками для избранных «технофилов». Стремление производителей смартфонов сделать свои устройства более тонкими и лёгкими конфликтует с компоновочными особенностями литиево-ионных аккумуляторов: их ёмкость сложно увеличить, не пожертвовав толщиной корпуса и массой смартфона. Функциональные возможности мобильных устройств расширяются, появляются новые потребители электроэнергии, а вот прогресса во времени автономной работы добиться не получается.

Как сообщает ресурс EE Times Asia, на технологическом саммите Imec сотрудники компании поделились различными перспективными разработками, среди которых был и проект по применению при создании аккумуляторов с твердотельным электролитом новых типов материалов, которые позволяют сделать ячейку более компактной. Либо при сохранении прежних габаритов можно увеличить ёмкость аккумулятора. По прогнозам, современные литиево-ионные аккумуляторы к 2025 году достигнут предела удельной ёмкости в 800 Вт·ч на один литр объёма. Если предложения Imec удастся воплотить в жизнь, то уже к 2030 году удельную ёмкость батарей удастся поднять до 1200 Вт·ч/л. Электромобили смогут проезжать без подзарядки до 800 км, а смартфоны смогут работать вдали от розетки несколько дней.

Источник изображения: EE Times Asia

Источник изображения: EE Times Asia

Imec в этом году уже анонсировал создание материала из нанотрубок с ячеистой структурой для производства электродов, и сейчас ведётся строительство лаборатории, которая начнёт выпускать прототипы батарей с твердотельным электролитом к концу текущего года. Специалисты Imec утверждают, что одной из причин провала носимых устройств типа Google Glass стало отсутствие у них компактных и ёмких источников питания. Одним из предложений Imec является создание анода, сочетающего литий с другими металлами, который позволит уменьшить толщину слоя электролита без ущерба для совокупной ёмкости аккумуляторной ячейки.

Бельгийский разработчик прокладывает путь к «однокристальным» блокам питания

Мы не раз отмечали, что блоки питания становятся «нашим всем». Мобильная электроника, электромобили, Интернет вещей, накопление электроэнергии и многое другое выводит процесс питания и преобразования напряжения на первые по значимости позиции в электронике. Значительно увеличить эффективность блоков питания и, в частности, инверторов обещают технологии производства чипов и дискретных элементов с использованием такого материала, как нитрид галлия (GaN). При этом никто не будет оспаривать тот факт, что интегрированные решения лучше дискретных как с точки зрения компактности решений, так и с позиции экономии средств на проектирование и производство. На днях на конференции PCIM 2019 исследователи из бельгийского центра Imec наглядно показали, что однокристальные блоки питания (инверторы) на GaN ― это совсем не фантастика, а дело ближайшего будущего.

Используя технологию нитрид галлия на кремнии на пластинах SOI (кремний на изоляторе) специалисты Imec создали однокристальный преобразователь по схеме полумост. Это один из трёх классических вариантов включения силовых ключей (транзисторов) для создания инверторов напряжения. Обычно для реализации схемы берётся набор из дискретных элементов. Набор элементов для достижения определённой компактности также помещают в одну общую упаковку, что не отменяет того факта, что схема собирается из отдельных комплектующих. Бельгийцы сумели воспроизвести почти все элементы полумоста на едином кристалле: транзисторы, конденсаторы и резисторы. Решение позволило увеличить эффективность преобразования напряжения за счёт снижения целого ряда паразитных явлений, которые обычно сопровождают схемы преобразования.

Интегрированный полумост с использованием нитрида галлия (Imec)

Интегрированный полумост с использованием нитрида галлия (Imec)

На показанном на конференции макете интегрированный чип GaN-IC преобразовывал входное напряжение 48 вольт в выходное значением 1 вольт с частотой ШИМ 1 МГц. Решение может показаться достаточно дорогим, особенно с учётом использования пластин SOI, но исследователи подчёркивают, что высокая степень интеграции с лихвой компенсирует затраты. Производство инверторов из дискретных компонентов будет дороже по определению.

Американские лазеры помогут бельгийским учёным с прорывом до 3-нм техпроцесса и дальше

Как сообщает сайт IEEE Spectrum, с конца февраля по начало марта на базе бельгийского центра Imec совместно с американской компанией KMLabs была создана лаборатория для изучения проблем с полупроводниковой фотолитографией под воздействием EUV-излучения (в сверхжёстком ультрафиолетовом диапазоне). Казалось бы, что тут изучать? Нет, предмет для изучения есть, но зачем для этого учреждать новую лабораторию? Компания Samsung ещё полгода назад приступила к выпуску 7-нм чипов с частичным использованием сканеров диапазона EUV. Вскоре к ней в этом присоединится компания TSMC. К концу года обе они начнут рисковое производство с нормами 5 нм и так далее. И всё же проблемы есть, и они достаточно серьёзные, чтобы ответы на вопросы искать в лабораториях, а не на производстве.

Лазеры широко испоьзуются для безопсного анализа полупроводников (KMLabs)

Лазеры широко используются для безопасного анализа полупроводников (KMLabs)

Главной проблемой в EUV-литографии сегодня остаётся качество фоторезиста. Источником EUV излучения является плазма, а не лазер, как в случае старых 193-нм сканеров. Лазер испаряет каплю свинца в газовой среде и возникающее излучение испускает фотоны, энергия которых в 14 раз выше энергии фотонов в сканерах с ультрафиолетовым излучением. Как результат, фоторезист разрушается не только в тех местах, где он бомбардируется фотонами, но и возникают случайные ошибки, в том числе из-за так называемого эффекта дробного шума. Слишком уж высока энергетика фотонов. Опыты с EUV-сканерами показывают, что фоторезисты, которые ещё способны работать с нормами 7 нм, в случае изготовления 5-нм схем демонстрируют критически высокий уровень брака. Проблема настолько серьёзна, что многие специалисты не верят в скорый успешный запуск 5-нм техпроцесса, не говоря уже о переходе к 3 нм и ниже.

Проблему создания фоторезиста нового поколения будут пытаться решать в совместной лаборатории Imec и KMLabs. И решать они её будут с точки зрения научного подхода, а не с помощью подбора реактивов, как это делалось в последние тридцать с чем-то лет. Для этого научные партнёры создадут инструмент для детального изучения физических и химических процессов в фоторезисте. Обычно для изучения процессов на молекулярном уровне используются синхротроны, но Imec и KMLabs собираются создать проекционную и измерительную EUV аппаратуру на основе инфракрасных лазеров. Компания KMLabs как раз является специалистом по лазерным установкам.

Общая схема получения грамоник высокого порядка из лазерного импульса

Общий принцип получения гармоник высокого порядка из лазерного импульса

На основе лазерной установки KMLabs будет создана платформа для генерации гармоник высокого порядка (high harmonics). Обычно для этого лазерный импульс высокой интенсивности направляют в газовую среду, в которой возникают весьма высокие гармоники частот направленного импульса. При таком преобразовании происходит значительная потеря мощности, так что напрямую для полупроводниковой литографии подобный принцип генерации EUV излучения использовать нельзя. Но для проведения экспериментов этого достаточно. Самое главное, что результирующим излучением можно управлять как по длительности импульса в пределах от пикосекунд (10-12) до аттосекунд (10-18), так и по длине волны от 6,5 нм до 47 нм. Для измерительного инструмента это ценные качества. Они помогут изучить процессы сверхбыстрых молекулярных изменений в фоторезисте, процессы ионизации и воздействие фотонами с высокой энергией. Без этого промышленная фотолитография с нормами менее 3 и даже 5 нм остаётся под вопросом.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥