Первый чип с межсоединениями из нанотрубок
Медные межсоединения, которые сегодня повсеместно используются в КМОП-микросхемах, станут «бутылочным горлышком» будущих чипов. Одним из возможных решений проблемы является замена меди углеродными нанотрубками. Но до сих пор не удавалось создать работающий образец чипа с нанотрубочными проводниками.
Сотрудники Стэнфордского Университета совместно с инженерами японской компании Toshiba заявили о создании первой в мире полупроводниковой микросхемы, использующей в качестве межсоединений углеродные нанотрубки. Чем же лучше нанотрубки? Ответ прост: они обладают гораздо большей подвижностью электронов, чем медные проводники, поэтому способны с большей скоростью передавать сигналы. Кроме того, с переходом на более прецизионные техпроцессы приходится уменьшать диаметр медных проводников, а это приводит к увеличению сопротивления и, соответственно, понижению быстродействия.
Чип, который был выпущен на оборудовании Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC), включает 256 кольцевых генераторов, построенных на базе 11 тыс. транзисторов. В устройстве использовались многостенные нанотрубки, имеющие 5 микрон в длину и около 50—100 нанометров в диаметре. Площадь полупроводникового кристалла составила менее одной сотой квадратного дюйма. Кстати, ученые планируют в следующих версиях испытать одностенные нанотрубки диаметром около одного нанометра.
Метод, который применили исследователи для точного позиционирования нанотрубок в микросхеме, описывается следующим образом. Микросхема с кольцевыми генераторами, которые были размещены на некотором расстоянии друг от друга, была погружена в жидкость, после чего на её поверхность «выпрыснули» тысячи микроскопических нанотрубок. Далее на кольцевые генераторы подали переменный ток, после чего «плавающие» нанотрубки начали занимать нужные позиции. Как только какая-то нанотрубка точно позиционировалась в месте разрыва, переменный ток, подаваемый к соответствующему кольцевому генератору отключали. В итоге удалось успешно подсоединить 19 кольцевых генераторов, из которых 16 смогли работать на тактовой частоте более 800 МГц, а наилучшее быстродействие было зафиксировано на отметке 1,02 ГГц.
Данное исследование было инициировано компанией Toshiba, а также такими организациями как Interconnect Focus Center, Semiconductor Research и Intel Graduate Fellowship. Конечно, до коммерциализации производства чипов с нанотрубками еще далеко, но такого рода достижения позволяют надеяться на лучшее.
