Сверхновые и процессоры: как взрывы звёзд помогли создать современные микрочипы

Когда массивная звезда заканчивает своё топливо, её ждет драматическая судьба — мощный взрыв сверхновой, выбрасывающий в космос колоссальное количество энергии. Это одно из самых грандиозных явлений во Вселенной, но, как ни странно, его математические принципы используются и в высоких технологиях на Земле.

Связь между звёздами и полупроводниками

На первый взгляд кажется, что сверхновые и производство микросхем не имеют ничего общего. Однако инженеры ASML — крупнейшего производителя оборудования для литографии в экстремальном ультрафиолете (EUV) — используют те же уравнения, что и астрофизики, изучающие взрывы звёзд.

В установках для EUV-литографии мощные лазеры нагревают капли олова до 500 000°C, создавая плазму, испускающую ультрафиолетовое излучение с длиной волны 13,5 нм. Этот свет затем проходит через сложную систему зеркал и линз, формируя крошечные узоры на микросхемах.

"Этот процесс удивительно напоминает взрыв сверхновой", — объясняет Джейсон Стюарт из ASML.

Когда звезда теряет гидростатическое равновесие, её ядро схлопывается, а внешние слои выбрасываются в космос с огромной энергией. Аналогично при воздействии лазера на каплю олова возникает ударная волна, схожая по физике со взрывом звезды.

Одинаковые математические уравнения

Учёные и инженеры используют одни и те же формулы для расчёта эволюции этих процессов. В астрофизике они помогают предсказать свойства звёздных взрывов, а в полупроводниковой промышленности — улучшить эффективность литографии.

Например, именно благодаря таким расчётам инженерам ASML удалось решить проблему остатков олова, мешающих работе EUV-оборудования.

Так что, возможно, следующий чип в твоём смартфоне создан с применением знаний о самых мощных явлениях во Вселенной

Уточнения

Полупроводни́к — материал, по удельной проводимости занимающий промежуточное место между проводниками и диэлектриками, и отличающийся от проводников (металлов) сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения.