Avec l'ordinateur complètement dans l'ère du nanomètre, les ingénieurs ont découvert que veut suivre la loi de Moore est devenu de plus en plus difficile.
1965, le fondateur d'Intel Gordon Moore a fait un projet de "loi de Moore" À savoir, le nombre de transistors sur un circuit intégré qui peut être accueilli sera pratiquement doublé tous les 1-2 ans, la performance sera également doublé.
Cinquante ans, la loi de Moore a été efficace, mais les prévisions actuelles est que l'industrie, la prochaine 10-15 ans, trois fois au cours de la mise à niveau technologique, le processus de fabrication de puce atteindra 5 nanomètres, Cela signifie que la longueur d'une seule grille de transistor 10 sera uniquement la taille des atomes . Sur cette base, continuer à briser presque impossible - Techniquement du transistor, vous ne pouvez pas créer une seule taille atomique.
la figure chercheurs Shu imaginer un schéma conceptuel d'un seul transistor d'atomes
De plus, Depuis la prise en coûts de production de compte, les fabricants ne pourront plus la volonté de continuer à améliorer la technologie de processus Parce que la puissance actuelle puce informatique pour répondre aux besoins de base. En fait, cette tendance est présente sur le marché des puces analogiques, de nombreuses entreprises utilisent encore la technologie des puces analogiques il y a cinq ans pour produire les produits.
En outre, un dispositif mobile comme une puce WiFi utilisé dans la technologie de processus de 28nm est assez bon, absolument pas besoin de dépenser des sommes importantes de financement de la recherche et le développement pour passer à 10 nm processus CMOS (semi-conducteur d'oxyde métallique complémentaire).
En raison de ces raisons, laissez-les récentes remarques au sujet de la loi de Moore est sur le point d'échouer de plus en plus populaire. Utilisez les cinquante ans de processus de fabrication CMOS transistor à base de silicium, Si vous ne trouvez pas une alternative viable à l'avenir, nous pouvons vraiment rencontrer le goulot d'étranglement de la puissance de calcul.
Mais au moins, la communauté scientifique et l'industrie devraient également être la période de goulot d'étranglement approche, mais aussi essayer de trouver différentes façons de faire de la loi de Moore continuera d'être valide.
Cette fois-ci, Les chercheurs d'IBM ont trouvé une nouvelle technologie de fabrication puce, les matériaux et la fabrication du transistor est plus silicium utilisé, mais les nanotubes de carbone ! Les résultats des recherches ont été annoncés, le magazine « Science » a publié un document que même le site officiel: IBM scientifiques les plus petits transistors construction du monde à base de nanotubes de carbone, Est « Silicon Valley » finira par devenir « carbone Valley »?
Carte | « ou Silicon Valley « finira par devenir » carbone Valley « ?
Wen titre réformé! Les chercheurs d'IBM vient d'annoncer une nouvelle méthode de fabrication de transistors: En utilisant des nanotubes de carbone pour remplacer la technologie CMOS à base de silicium traditionnel, intitulée " transistors à nanotubes de carbone mis à l'échelle à une empreinte 40 nanomètres « L'étude a également été publiée dans le numéro d'aujourd'hui du magazine » Science ».
En fait, les scientifiques ont été des transistors à base de nanotubes de carbone en cours exploration - Ceci est un diamètre de seulement 1 nanomètre, ou milliardièmes de cristal de graphite à l'échelle nanométrique tubulaire mètre.
Cependant, l'utilisation des nanotubes de carbone pour remplacer le transistor à base de silicium traditionnel plus grande difficulté est, Pour obtenir les propriétés souhaitées, des nanotubes de carbone diamètre de section transversale pour atteindre environ 100 nanomètres, que le courant qui est beaucoup plus gros transistors de silicium.
Figure Shu nanotubes de carbone
Afin de réduire ce chiffre, l'équipe de recherche de Thomas J. Watson Research Center d'IBM a utilisé une nouvelle technologie pour construire l'entrée en cours et la sortie des contacts de nanotubes de carbone - métal molybdène directement reliée aux extrémités de nanotubes de carbone, réduisant ainsi le volume.
Ils ajoutent également du cobalt, de sorte qu'une telle connexion à une température plus basse peut prendre effet. Le principe est très simple, en raison de l'expansion et la contraction thermique peut réduire l'écart entre les contacts à basse température.
L'étude aborde également une question importante, C'est la façon de transférer suffisamment entre le contact courant . Les chercheurs résout ce problème dans un certain nombre de nanofils de nanotubes de carbone sont placés en parallèle entre des transistors adjacents.
Enfin, la zone de l'ensemble de broche de transistor est comprimé à 40 nm carré. Ce chiffre est devenu la nouvelle référence en matière de "feuille de route internationale Semiconductor Technology" (International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS) au cours de la dernière décennie.
Et dans les tests ultérieurs montrent équipe de recherche IBM a développé un transistors à base de nanotubes de carbone plus vite que la vitesse actuelle du transistor de silicium, une plus grande efficacité !
Figure Shu ITRS est une organisation de fabrication d'associations nationales et régionales financées par cinq leaders mondiaux des semi-conducteurs, son dernier rapport de recherche, continuer à réduire les transistors commenceront à arrêter en 2021. La courbe bleue est la prévision 2013, la courbe rouge est la dernière prévision pour 2015.
Transistor peut être réduite à une si petite taille, grâce à un Au lieu de silicium sous forme de canal entre le transistor de nanotubes de carbone . L'épaisseur de nanotubes de carbone que 1 nm d'épaisseur de sorte que le champ électrostatique présente un avantage important, ce qui permet au dispositif de réduire la longueur de grille de 10 nanomètres, et ne provoquera pas d'effets de canal court aux effets néfastes des performances du dispositif.
De plus, un autre avantage est que les nanotubes Il a une transmission plus rapide de vitesse électronique, ce qui est sans doute essentiel pour l'amélioration de la performance du dispositif.
En outre, une autre clé est l'utilisation du transistor miniaturisé « Connectivité Endpoint » . En général, la partie métallique est un matériau adhésif à transistor vertical le long d'un corps de transistors semi-conducteurs, ce qui entraîne la partie de liaison est longue. La longueur de la partie d'extrémité tel est collée la technologie d'affichage IBM peut être connecté de sorte que le transistor fortement réduit: Il est réduit de 300 nm à seulement 10 nanomètres, sans résistance croissante.
modèle de dispositif de la figure Shu utilisant des nanotubes de carbone
Afin d'assurer la fiabilité du dispositif, les chercheurs d'IBM également membre métallique est en nanotubes de carbone et test de stabilité thermique carbone réactif. Ensuite, également pour assurer endpoint peut encore être connecté à une température suffisamment basse pour maintenir la géométrie du dispositif.
Cependant, pour assurer une connexion stable à un état à basse température est également un problème, les chercheurs ont constaté que, après le procès, alliage cobalt-molybdène a des avantages inattendus dans la liaison des nanotubes de carbone:
Dans un aspect, l'alliage de molybdène pour assurer la stabilité thermique et, d'autre part, joue le catalyseur au cobalt pour la connexion à des températures relativement basses. Les caractéristiques combinées des deux métaux, les nanotubes de carbone à 650 ° C pour éviter requis pour le métal de liaison.
IBM co-auteur de l'article publié dans la revue « Science », IBM Watson Research Center, mais aussi 2016 "MIT Technology Review," représentation "Innovation annuel de 35 ans 35" (MIT TR35) vainqueur Tsao (Qing Cao) : « Utiliser atteindre métal à faible fonction de travail en contact avec une partie d'extrémité du nanotube est très difficile, cependant, nous avons mis au point un certain nombre de processus de dopage de canal efficace de nanotubes, de sorte que même dans le cas de la haute métal fonction de travail en contact avec une partie d'extrémité. , le fonctionnement de dispositifs à canal n (n-canal) peut également être réalisé ".
Figure Shu IBM Watson Research Center, les gagnants MIT TR35 de Tsao
Bien que, par le dopage réalisé une opération de dispositif à canal n, il existe de nombreux domaines d'amélioration, mais le dispositif a une structure supérieure porte des avantages inattendus. Par rapport à la structure de grille inférieure, une structure de dispositif haut-grille des transistors de silicium utilisés actuellement connectés entre des dispositifs plus simples complexes, mais aussi pour obtenir une densité d'intégration de l'appareil supérieur.
Par conséquent, en plus de passage de contact de terminaison nanotubes molybdène cobalt alliage, Le sommet des nanotubes également recouverte d'une couche de haute oxyde diélectrique ultra-mince que la couche diélectrique de grille ayant une grille métallique supérieure .
Et le schéma de configuration de la FIG micrographiques individuels transistor nanotubes de carbone Shu
Bien sûr, comme une nouvelle technologie, Tsao a également admis, avant la commercialisation de la technologie des nanotubes de haute performance vraiment devenu transistor logique, Il y a certains aspects des problèmes de processus de fabrication à résoudre .
ledit Tsao, principal défi étape est la stabilité du dispositif, mais à la fin l'équipe en espérant des milliards transistor à nanotube aux circuits intégrés fonctionnels. Pour ce faire, l'équipe a besoin pour assurer une bonne cohérence entre le transistor à atteindre à la même tension, tous les transistors peuvent fonctionner correctement.
La figure Shu procédés de fabrication de silicium semi-conducteur classique et des portes logiques étape de passivation
Bien que ces dernières années, la pureté des nanotubes semi-conducteurs a été amélioré de manière significative, après la pureté de détection de mise sous tension a atteint 99,999% Au-dessus, mais le processus de fabrication nécessite une plus stable et plus standardisé, ce qui peut garantir la fiabilité de la production de masse future.
