Кремний не сдается: взят световолновой барьер

«Микрочиповая революция» привела к уменьшению размеров цепей и упаковке огромного количества транзисторов в небольшом объеме. Однако в последние годы кремниевые чипы столкнулись с принципиальными ограничениями, в частности их размеры приблизились к длине волны света. В итоге начались разговоры о близкой кончине эры кремниевой электроники и необходимости применения альтернативных материалов, например графена.

Однако технология, разработанная исследователями из Массачусетского технологического института и Университета штата Юта, открывает новые возможности для дальнейшего уменьшения кремниевых чипов при одновременном повышении их вычислительной мощности.

Новая технология производства кремниевых чипов использует сочетание интерференции между двумя источниками света и фотохромного материала, который меняет цвет при освещении лучом света. Ноу-хау является добавление специального фоторезиста, полимерного светочувствительного материала, который используется для получения рисунка на чипе. С помощью фоторезиста создается шаблон для последующего химического травления и изготовления сложной структуры будущей микросхемы.

Ключом к преодолению ограничения длиной волны света стал оптический эффект, называемый «снижение стимулированной эмиссии» (STED). В своих опытах ученые облучали лазером специальный флуоресцентный материал и заметили, что при падении мощности лазера флуоресценция прекращается, оставляя темное пятно. Оказывается, если тщательно контролировать мощность лазера, можно оставить темное пятно намного меньшее, чем длина волны лазерного излучения. Таким образом, эти темные пятна могут служить шаблонами для создания невозможных доселе микроструктур кремниевого чипа.

Традиционная фотолитография не может произвести чипы с точностью меньше, чем длина волны света. Новая технология позволяет изготавливать микрочипы с точностью одной восьмой от современных. В перспективе данная технология может быть усовершенствована для производства еще более компактных микрочипов.

Новая технология изготовления сверхкомпактных кремниевых микрочипов основана на широко используемых процессах фотолитографии и может быть легко внедрена в промышленное производство. Таким образом кремниевые чипы еще долгое время не сдадут позиции и смогут нарастить мощность и энергоэффективность.