Intel: За чипами из куриных перьев нет будущего

В прошлом году в различных изданияхбыли опубликованы статьи о работе профессора Университета Делавэра Ричарда Вула, который изучал возможность использования куриных перьев в качестве замены кремнию при производстве полупроводников.

Хотя исследования Вула и показали, что микросхемы, при создании которых использовалось сырье из куриных перьев, обладают некоторыми положительными свойствами, старший вице-президент корпорации Intel, генеральный директор подразделения Intel Technology and Manufacturing Group (TMG) Сунлинь Чжоу утверждает в своем выступлении на Форуме Intel для разработчиков, что именно кремний – а не перья и никакие другие материалы – останется основой для производства полупроводников в течение обозримого будущего. Уверенность Чжоу основана на результатах исследований, проведенных корпорацией Intel совместно с крупнейшими университетами, включая Беркли и Кембридж.

Оппоненты пророчат скорую кончину полупроводниковой технологии на основе кремния едва ли не с самого зарождения «кремниевой» индустрии. Сколько раз они торжествовали, утверждая, что Intel и другие компании-производители «традиционных» полупроводников будто бы дошли до неизбежной границы возможного – рубежа, когда кремниевая полупроводниковая технология достигает объективного физического предела. Однако в течение нескольких последних лет, по словам Чжоу, исследователи в Intel и других организациях нашли и сегодня продолжают изыскивать новые возможности использования новаторских технологий, отодвигая границу применимости кремния все дальше и дальше. Большие ожидания Intel в этом плане связаны с нанотехнологиями.

«Может показаться, что чем меньше окажутся устройства, тем труднее будет управлять их работой, – говорит Чжоу, опровергая один из наиболее популярных в кругах скептиков аргумент. – На самом же деле в области нанотехнологий может наблюдаться обратный эффект. С уменьшением размеров устройств в игру вступают новые физические механизмы, и на практике устройства могут начать вести себя даже лучше. Они могут пропускать больше тока, а не меньше – вопреки предположениям традиционной физики. В этом-то и заключается прелесть нанотехнологий, которые позволяют открыть много самых неожиданных эффектов и возможностей».

Одной из методик, используемых Intel для ускорения перехода на 50-нанометровые транзисторы, является использование напряженного кремния. На молекулярном уровне кремний похож на решетку. Которая «натягивается», или напрягается, позволяя электронам передвигаться быстрее с меньшим сопротивлением. Это, в свою очередь, позволяет изготавливать более быстродействующие транзисторы, из которых создаются более производительные микросхемы. Подобный эффект известен уже много лет, однако Intel стал первым, задействовавшим его в массовом производстве. По мере снижения эффективности традиционных методов «ускорения» транзисторов эта новая методика позволит корпорации Intel упрочить лидерство в сфере производительности транзисторов.

По словам Чжоу, основой для будущих открытий и прорывов станут значительные достижения специалистов Intel в долгосрочных научных исследованиях и разработках. Эти разработки включают в себя изготовление экспериментальных транзисторов размером около 10 нм (предполагается, что в ближайшие 10 лет транзисторы уменьшатся примерно до такого размера). По словам Чжоу, даже столь малые транзисторы ведут себя достаточно предсказуемо, и изучая их, корпорация Intel сможет еще до начала массового производства определить те улучшения, которые необходимо будет внести.

Инновационный поиск привел корпорацию Intel к разработке транзистора с тройным затвором. В нем используется новаторская трехмерная структура затвора, позволяющая току течь и по верхней поверхности, и по боковым вертикальным сторонам транзистора, что эффективно утраивает его активную площадь. «Транзистор с тройным затвором помогает находить решение некоторых проблем, связанных с масштабированием, – говорит Чжоу. – После смены примерно пары поколений производственных процессов мы с успехом сможем применить этот новый тип структуры транзистора».

На горизонте также забрезжили наномикросхемы и нанопровода – структуры, которые можно будет интегрировать с будущими технологиями на основе кремния в качестве новых форм проводников (межкомпонентных соединений) или транзисторов.

«Еще рано делать точные прогнозы в отношении того, насколько наши исследования окажутся успешными, но мы уже сейчас ведем работы с несколькими университетами, – говорит Чжоу. – Когда у нас будет достаточно первых результатов университетских исследований, мы сможем выбрать наиболее перспективные направления и сфокусировать на них наши собственные внутренние программы».

Чжоу предполагает, что полупроводниковая индустрия будет развиваться в сторону постепенного внедрения новых материалов. Примером данной тенденции является недавний переход с алюминиевых соединений на медные. Еще один пример - корпорация Intel уже работает над так называемым «диэлектриком с высоким коэффициентом k», который придет на смену диоксиду кремния в структурах затвора транзистора. Это, по словам Чжоу, позволит сократить утечку тока на затворе.

Изучение нанотехнологий позволяет открывать новые полезные материалы и создавать новые устройства, причем гораздо практичнее внедрять эти инновации в серийное производство на базе кремниевых технологий, под которые уже создана массивная инфраструктура, нежели пытаться создать совершенно новую инфраструктуру. Вот почему, говорит Чжоу, маловероятно, что в ближайшее время появится какая-то новая базовая технология, способная заменить технологию на основе кремния.

К тому же даже на нынешнем уровне развития кремниевых технологий многие компании далеко не полностью выработали их производственный потенциал. Так, Intel смог внедрить свой 130-нанометровый процесс в массовое производство с высокой выработкой с начала 2001 г., тогда как многие другие участники индустрии, в том числе имеющие собственные заводы, на которых производится полупроводниковая продукция, имеют низкую выработку на техпроцессе того же поколения. Также немногие производители полупроводников имеют достаточный резерв, чтобы перевести свои мощности на производство 300-миллиметровых кремниевых подложек и добиться за счет этого серьезного снижения себестоимости продукции, которого уже добилась корпорация Intel.

Постоянное совершенствование – часть метода точного копирования (Copy-exactly), разработанного Intel. Усовершенствования тщательно проверяются на предмет «надежности» и внедряются один к одному на всех заводах для получения максимальных преимуществ.

Источник: по материалам компании Intel.