Компанія IBM готується до початку випуску процесорів c транзисторами на вуглецевих нанотрубках
Представники компанії IBM повідомили про те, що дослідницький підрозділ компанії зробила дуже великий крок в сторону початку масштабного виробництва комп'ютерних мікросхем, основу яких складають транзистори на вуглецевих нанотрубках. У ході експериментів, проведених дослідниками компанії, використовуючи стандартні технології виробництва напівпровідників, вдалося створити однокристальні схеми, на яких були присутні більше десяти тисяч "нанотрубочних" транзисторів. Слід зауважити, що це досягнення з'явилося як не можна до речі, в світлі того, що кремнієві напівпровідники впритул наближаються до теоретичних меж, перейти які буде неможливо, принаймні при масовому виробництві.
Електрони в "вуглецевих" транзисторах переміщуються, зустрічаючи менше опору, ніж у кремнієвих напівпровідниках. Це забезпечить більш швидкі тактові частоти роботи напівпровідникових приладів, більш швидку передачу даних і великі обчислювальні потужності майбутніх процесорів.
"Вуглецеві нанотрубки, "народжені" хімічною наукою, до останнього моменту були лише предметом лабораторних досліджень у галузі мікроелектроніки. Ми зробили першу спробу реалізації технології виготовлення "нанотрубочних" транзисторів в межах звичайних технологічних процесів та інфраструктури виробництва напівпровідникових чіпів" - розповідає Сапрэтик Гуха (Supratik Guha), керівник напрямку фізичних досліджень в IBM Research.
"Перспективою, яка змусила нас працювати над транзисторами з вуглецевими нанотрубками стало те, що в надзвичайно малому наноразмером масштабі ці нанотрубки виграють по всіх параметрах у транзистров, виготовлених з будь-якого іншого матеріалу. Однак, використання нанотрубок пов'язано з масою проблем, перша з яких полягає в отриманні нанотрубок високої чистоти і заданих розмірів. Другою проблемою, яку так само вирішити вкрай складно, є упорядковане розміщення великої кількості нанотрубок в необхідних точках напівпровідникового чіпа. Нам вдалося успішно вирішити обидві проблеми".
До останнього моменту часу вченим вдавалося точно розмістити все сотні нанотрубок на поверхні кристала мікросхеми, чого явно недостатньо для реалізації складних електронних схем сучасних мікропроцесорів. Тому, прорив, зроблений дослідниками IBM, відкриває дорогу початок виробництва і застосування чіпів з великою кількістю транзисторів з вуглецевих нанотрубок.
Для подолання вищезгаданих проблем вченим IBM довелося розробити новий метод, заснований на хімії іонного обміну. За допомогою такого методу вдалося вирівняти і впорядковано розташувати вуглецеві нанотрубки на поверхні кристала, при цьому щільність розміщення нанотрубок на два порядки перевищила значення, досягнуте раніше. На одному квадратному сантиметрі поверхні кристала було розміщено близько мільярда вуглецевих нанотрубок, які є активними елементами транзисторів нового типу.
Процес починається у змішуванні порошка з вуглецевих нанотрубок з сурфактантом, матеріалом, що нагадує мило, який дозволяє "розчинити" нанотрубки у воді, рівномірно розподіливши їх по всьому об'єму. Основа майбутнього транзистора складається з двох траншів окису кремнію SiO2, заповнених хімічно модифікованої і активованої оксиду гафнію HfO2. Коли це підстава поміщається в розчин вуглецевих нанотрубок, то ці нанотрубки з допомогою хімічних зв'язків закріплюються на оксиду гафнію, а вся інша поверхня залишається ідеально чистою. Після видалення залишків і слідів розчину залишається поверхню, до якої прикріплені ряди нанотрубок, впорядкованих належним чином.
Згідно з інформацією компанії IBM існує технологія швидкого тестування отриманих електронних схем на основі нанотрубочних транзисторів, які сумісні з традиційними технологічними процесами і за допомогою яких можна буде відбирати кристали без дефектів виробництва, які стануть основою мікропроцесорів та інших мікросхем.