Для создания чипов с более высокой производительностью и меньшим энергопотреблением совместными усилиями института Пауля Шеррера и Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработан метод, позволяющий формировать в слое кремния проводники шириной 30 нм с высочайшим механическим напряжением – 7,6 ГПа вдоль оси. Такие наноструктуры способны существенно улучшить характеристики микросхем за счёт снижения паразитных ёмкостей и токов утечки.

До сих пор основной прогресс в вычислительной технике был связан с уменьшением размеров самих микротранзисторов. При этом с каждым новым поколением способы повышения тактовой частоты микросхем и снижения тепловых потерь энергии становились всё более изощрёнными.

Например, преодоление в 2006 году рубежа в 50 нм потребовало качественной модификации – затворы полевых транзисторов в CMOS-микросхемах, выполняемых по технологическим нормам 45 нм и менее, стали изготавливаться с применением гафния и тантала (обозначаются high-k диэлектрик).

Швейцарский коллектив пошёл по иному пути. Группой учёных была предпринята попытка сократить тепловые потери на участках соединений между микротранзисторами путём улучшения полупроводниковых свойств самого материала.

Образование мостика шириной 30 нм при растяжении кремниевой пластины (фото: Paul Scherrer Institut / R. Minamisawa)

На первом этапе используется кремниевая подложка, уже находящаяся в состоянии небольшого механического напряжения. Затем с помощью выборочного травления и серии точно подобранных механических воздействий формируется кремниевый мостик – наноразмерный полупроводник, участки наибольшего напряжения в котором приходятся на самый узкий участок.

Растяжение кремния в мостиках повышает мобильность электронов на этом участке, а микротранзисторы могут переключаться быстрее. В самой процедуре растяжения кремния нет чего-то удивительного – достаточно приложить адекватное усилие в нужном направлении. Магия начинается с того момента, когда из растянутой на 4,5 процента от первоначального размера кремниевой пластины изготавливают микросхему, препятствуя обратному сжатию.

Вдвойне радует то, что метод получился хорошо совместимым с существующими промышленными технологиями. Несмотря на своеобразие подхода, его внедрение не потребует существенных модификаций этапов производства.

Реклама на Компьютерре