Нанолитография продлит жизнь традиционных микросхем

Эксперты в области электроники уже несколько лет подряд прогнозируют скорую смерть привычных технологий производства микросхем из кремния. Однако их предсказания далеки от реальности, и в области производства традиционных чипов продолжают происходить открытия. Недавно исследователи из Университета Пурдью (США) обнаружили новый способ литографии процессорных кристаллов, который позволит уменьшить чипы еще в десять раз.

Фото: Нанолитография продлит жизнь традиционных микросхем

В настоящее время все компьютерные чипы производятся методом фотолитографии – светочувствительный материал микросхем, прикрытый трафаретом, подвергается интенсивной обработке ультрафиолетовых светом. В ходе фотохимической реакции вещество на неприкрытых участках меняет свои физические свойства, в том числе и электропроводность.

Однако эта технология имеет свои недостатки, и главный из них заключается в том, что рано или поздно возможности миниатюризации будут исчерпаны. Длина волны самого короткого ультрафиолета составляет 100 нанометров, а следовательно, ширина выжигаемых участков не может быть меньше этого числа.

Вместе с тем потенциал кремния как основного материала для производства микросхем еще не исчерпан, и ученые давно ищут способ преодолеть существующие технологические преграды. Абсолютно новый подход к литографии предлагает группа ученых и инженеров, занимающихся проблемами ядерного синтеза в американском Университете Пурдью.

В основе новой методики, получившей название нанолитография, лежит использование экстремально коротких лучей ультрафиолета с длиной волны всего 13,5 нанометров. Руководитель исследования профессор Ахмед Хассанен говорит, что с помощью этой технологии можно создавать на кремниевой подложке элементы в десять раз меньше, чем позволяют современные способы производства.

Нанолитография продлит жизнь традиционных микросхем

На первый взгляд, разработка представляется всего лишь как эволюционное развитие старых методов, однако на самом деле все гораздо сложнее. Дело в том, что подобная технология требует очень много энергии, поскольку такое ультрафиолетовое излучение является, по сути, тонким потоком плазмы.

В настоящее время инженеры-ядерщики из Университета Пурдью проверяют пригодность к использованию в нанолитографии два разных способа создания коротковолнового ультрафиолета – лазер и разницу электрических потенциалов. Но какой бы из них ни был выбран учеными, его потребуется усовершенствовать для дальнейшего использования.

«В обоих способах только от одного до двух процентов энергии преобразуется непосредственно в плазме, - объясняет профессор Хассанен. – Получается, что для работы с нанолитографией потребуется мощность более 100 киловатт, а это влечет за собой ряд сложных инженерных проблем - как добыть и передать такое количество энергии. Именно поэтому мы ищем способы оптимизировать выработку плазмы».

Для того чтобы лучше управлять производимой лазером плазмой, ученые предлагают использовать технологии, давно принятые на вооружение в атомной энергетике. Речь идет о создаваемых внутри термоядерного реактора магнитных полях, которые позволяют направлять ионизированный газ в нужном направлении с необходимой мощностью.

Компьютерные расчеты показали, что современные инженерные средства позволяют сделать из ксенонового лазера миниатюрный аналог ядерного реактора, из которого плазма будет выходить тонким обжигающим лучем толщиной всего в несколько нанометров.

Хассанен и его коллеги уверены, что уже к концу текущего года смогут создать промышленный прототип нового литографического станка, который в скором времени может поступить в производство. А это значит, что в обозримом будущем нас ждут новые высокопроизводительные процессоры и эволюция кремниевых чипов будет продолжаться.

Читайте также на "Правде.Ру"