Сегодня 15 октября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

TSMC изучает необычные диэлектрики для транзисторов атомарного размера — появилась надежда на прорыв

Уменьшение размеров транзисторов и цепей в целом всегда было простым путём к повышению производительности чипов. Всё это работало ровно до того момента, как размеры элементов вплотную приблизились к масштабу атомов. На дыбы встала сама физика материалов, электрические и физические свойства которых перестали выполнять свои задачи — точно и под полным контролем передавать электрические сигналы. Диэлектрики не стали исключением и тоже пошли в разнос.

 Источник изображения: NUS

Источник изображения: NUS

Проблему диэлектриков и изоляционных материалов для чипов атомарного масштаба среди прочих изучают учёные из Сингапура. Так, исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) создали сверхтонкую углеродную плёнку толщиной всего 0,8 нм, которая может помочь продолжить уменьшение размеров компьютерных чипов. И что самое обнадёживающее — они ещё весной передали эти знания инженерам из тайваньской компании TSMC, которые занялись вопросами адаптации разработки к запуску в промышленное производство.

На удивление, аморфный углерод проявил необычное сочетание сверхнизкой диэлектрической проницаемости, высокой механической прочности и способности блокировать диффузию атомов металлов — это фактически базовый набор свойств, которые становятся критически важными по мере дальнейшей миниатюризации микросхем. Этакое комбо, способное разом пробить проход в будущее производства чипов.

Одна из проблем современных процессоров заключается не только в уменьшении транзисторов, но и в усложнении системы проводников — металлических соединений между ними. Внутри передовых чипов миллиарды транзисторов соединены тончайшими медными проводниками, расстояние между которыми постоянно сокращается. При слишком плотной упаковке возникает паразитная ёмкость: соседние линии начинают влиять друг на друга, увеличивая энергопотребление и замедляя передачу сигналов. Для решения этой проблемы нужны изоляторы с очень низкой диэлектрической постоянной (low-k материалы), однако обычные пористые диэлектрики теряют механическую стабильность при толщине в несколько нанометров и не могут быть использованы в дальнейшем.

Предложенный учёными материал представляет собой аморфный углерод с преобладанием связей типа sp2. Даже при толщине всего 0,8 нм он сохраняет диэлектрическую постоянную около 1,35 — значение, близкое к вакууму (1,0). При этом плёнка выдерживает электрическое поле напряжённостью 28–31 МВ/см, что значительно превышает показатели некоторых перспективных ультратонких изоляторов, например аморфного нитрида бора. Дополнительным преимуществом стала высокая твёрдость — около 100 ГПа, что примерно на порядок выше, чем у традиционного диоксида кремния.

Кроме изоляции соседних проводников, углеродная плёнка способна выполнять роль барьерного слоя против миграции металлов. В современных чипах для предотвращения проникновения меди в окружающие материалы обычно требуется отдельный слой нитрида тантала, но он занимает ценное пространство. Новый углеродный материал совмещает обе функции: он снижает паразитную ёмкость и одновременно препятствует движению ионов металла. Испытания показали, что даже слой толщиной 0,8 нм в 100 раз превосходит барьерные свойства нитрида тантала, широко применяющегося в современном производстве чипов.

Также неплохо, что углеродную плёнку можно создавать при относительно невысокой температуре 300 °C методом химического осаждения из газовой фазы и не только на ровную подложку, но на все неровности и углубления, что создаёт перспективы для 3D-компоновки элементов чипа. Не исключено, что компания TSMC первой применит эту технологию на практике как лидер мирового производства полупроводников, но пока это только лабораторные исследования с пластинами малого диаметра и как эта технология проявит себя при масштабировании — это пока открытый вопрос.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про технологии и рынок it

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Шпионское ПО научилось заражать устройства через рекламу без единого клика — достаточно просто открыть сайт 3 ч.
Sega снимет с продажи полное издание Total War: Shogun 2 и восстановит старую игру — новая версия заслужила в Steam «крайне отрицательные» отзывы 4 ч.
Anthropic по секрету сообщила инвесторам о росте выручки на 45 % и выходе на прибыль 4 ч.
GTA VI была на волоске от пропуска The Game Awards 2026, но всё-таки сразится за звание лучшей игры 2026 года 5 ч.
Китайские ИИ-агенты вышли из-под контроля, а потом пошли на контакт с исследователями и попытались их обмануть 6 ч.
«Даже не верится, что мы почти дождались»: третий трейлер Grand Theft Auto VI напомнил игрокам, что до релиза осталось недолго 6 ч.
Представлен Microsoft Defender для настольного Linux 6 ч.
YouTube начнёт помечать музыку, созданную с помощью ИИ 8 ч.
Jefferies: китайский ИИ грозит устроить «перезагрузку» отрасли с триллионными оборотами 8 ч.
Fortnite выйдет на Linux, когда Epic Games переработает Easy Anti-Cheat 8 ч.
IBM и Siemens вместе научат инженеров проектировать чипы будущего — ангстремные и с наноштабелированием 13 мин.
NASA испытала морозостойкие лунные аккумуляторы — когда-то они могут улучшить земные электромобили 17 мин.
ИИ-модели запускаются, игры (не все) идут, но батарея садится быстро: первые тесты ноутбуков на Nvidia RTX Spark 45 мин.
Apple превратила простаивающие Mac в «миньонов» — и заставила их работать на ИИ 2 ч.
AR-очки становятся мейнстримом: поставки в 2026 году удвоятся стараниями Meta и китайских брендов 2 ч.
Китай показал собственный источник EUV-излучения для выпуска передовых чипов — до серийного производства ещё 3–5 лет 2 ч.
xMEMS запустила серийное производство крошечных кулеров, которые гоняют воздух без вентиляторов 5 ч.
МВФ: ИИ-пузырь может лопнуть, попутно нанеся огромный ущерб всей мировой экономике 5 ч.
Rocket Lab снова отложила первый запуск Neutron — теперь на 2027 год из-за дефектов топливного бака 5 ч.
Представлен геймерский смартфон Redmagic 12 Pro+ с чипом Snapdragon 8 Elite Extreme Gen 6 и гибридным охлаждением 5 ч.