Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Мини-синхротрон ускорит производство передовых чипов в 15 раз, но сначала придётся решить ряд проблем
12.06.2025 [11:25],
Геннадий Детинич
Стартап Inversion Semiconductor из Сан-Франциско сообщил о продвижении в разработке компактного ускорителя частиц, который в принципе способен решить все современные проблемы производства чипов — от наращивания скорости производства до снижения размеров транзисторов. Компактный ускоритель — это путь к мощнейшему источнику света для полупроводниковых литографов, но проблем с его разработкой так много, что перспективы проекта пока неясны. 
Художественное представление «лазерных» литографов. Источник изображения: Inversion Semiconductor Сегодня безусловным лидером в создании передовых литографов является нидерландская компания ASML. Она освоила производство литографов с длиной волны 13,5 нм. Для создания света в них используется лазерно-продуцируемая плазма. Источник света интегрирован в литограф, что позволяет создавать достаточно компактные установки. Существенным ограничением является мощность излучения, которая пока удерживается на уровне 250 Вт. Это тормозит скорость обработки пластин и производительность. Компания ASML находится на раннем этапе разработки 1-кВт источников света EUV, обещая в ближайшей перспективе начать внедрение 740-Вт источников. Предложенный компанией Inversion Semiconductor ускоритель частиц теоретически способен создать свет с длиной волны от 20 до 6,7 нм мощностью порядка 10 кВт. Подобный источник света может в 15 раз ускорить обработку полупроводниковых пластин на одной установке или запустить параллельную обработку с меньшей скоростью одновременно на дюжине сканеров, что существенно снизит себестоимость производства. Предложение Inversion Semiconductor — это не новость. Учёные и индустрия разрабатывают проекты по использованию ускорителей частиц для целей полупроводниковой литографии. В России, например, для сходных задач рассматривают вариант восстановления зеленоградского синхротрона. Над похожими проектами работают китайцы, а также заинтересовалась Intel. Изюминка проекта Inversion Semiconductor — компактность. Предложенная компанией установка в 1000 раз меньше задействованных в науке синхротронов. По сути, она может быть размером с обычный письменный стол, а это прямой путь в промышленные цеха для массового производства чипов. Проект Inversion Semiconductor поддержала инвестиционная компания Y-Combinator, которая выделила помещения для разработки. В основе будущей установки лежит хорошо известное физикам явление лазерно-волнового ускорения (LWFA, Laser Wakefield Acceleration). Это метод ускорения заряженных частиц, например, электронов, с использованием интенсивных лазерных импульсов. Мощный лазерный луч проходит через плазму, создавая в ней сильные электрические поля, которые формируют плазменную волну (или «кильватерную волну»). Эти поля могут ускорять частицы до релятивистских энергий на очень коротких расстояниях — порядка сантиметров, достигая градиентов ускорения в тысячи раз выше, чем в традиционных ускорителях. Главная проблема с технологией LWFA заключается в необходимости создания лазеров петаваттной мощности с длительностью импульса порядка фемтосекунд (10-15). Подобные установки не отличаются компактностью и крайне сложны в эксплуатации. Для научных целей это приемлемо, но для массового использования — однозначно нет. Однако даже если нужные лазеры будут созданы, остаётся ещё одна нерешённая проблема. На практике генерируемый таким образом свет отличается нестабильностью энергий отдельных частиц и широкими углами их расхождения. Хотя в целом свет получается когерентным и монохромным, управлять им чрезвычайно сложно. Также у молодой компании нет опыта создания литографических установок в целом, что либо заставит их обратиться к той же ASML (или к Canon и Nikon), либо потребует титанической работы по разработке с нуля собственной литографической установки. Обе перспективы представляются сомнительными, что вносит значительную долю неопределённости в судьбу проекта. Помимо создания литографических установок компактный источник рентгеновского света можно использовать для неразрушающего контроля качества продукции, что уже заинтересовало компанию Tesla, а также для проверки полупроводниковых масок, что нашло понимание у компании Applied Materials. Остаётся надеяться, что рано или поздно необходимость уменьшить масштаб техпроцесса производства чипов или потребность в снижении себестоимости производства заставят обратить внимание на компактные ускорители частиц. Разработчик охлаждения чипов с помощью лазеров наобещал с три короба и теперь ищет помощи у учёных
12.04.2025 [14:50],
Геннадий Детинич
На днях появились подробности о технологии молодой компании Maxwell Labs, которая предлагает охлаждать чипы фотонами. К лицензированию своей разработки стартап приступил в декабре 2024 года, пообещав революционный метод охлаждения процессоров и ускорителей в центрах обработки данных. Тогда же было заявлено о планах представить рабочие макеты систем охлаждения летом 2025 года и начать поставки решений клиентам в 2027 году. Как выяснилось, технология пока далека от внедрения. 
Источник изображений: Maxwell Labs Представляя технологию твердотельного фотонного охлаждения чипов на конференции по высокопроизводительным вычислениям SC24 в Атланте, компания Maxwell Labs демонстрировала её за закрытыми дверями и только по предварительной записи. На тот момент суть разработки оставалась неизвестной. Как позднее пояснил сайт The Register, в основе технологии лежит открытый в 2012 году эффект охлаждения при воздействии лазера на арсенид галлия. Причём отводящие тепло от чипа пластинки из арсенида галлия должны быть абсолютно чистыми — без посторонних примесей, иначе лазерный луч будет их не охлаждать, а нагревать. Чтобы наладить производство чистых пластин из арсенида галлия, компания Maxwell Labs заручилась поддержкой двух академических учреждений в США: знаменитых Национальных лабораторий Сандия (Sandia National Laboratories) и Университета Нью-Мексико (University of New Mexico). Эти организации помогут в изготовлении опытных образцов и разработке технологического процесса. Более того, с охлаждением чипов фотонами (лазерами) всё оказалось не так просто. Выяснилось, что лазер способен охлаждать лишь небольшой участок на пластине — размером всего в несколько сотен микрон. Это подводит к концепции точечного охлаждения чипов, когда необходимо направлять лазерное излучение строго в те области микросхемы (или охлаждающей пластины), которые нагреваются наиболее интенсивно. Для этого, например, могут применяться специальные световоды, обеспечивающие точную фокусировку лазерного луча.  Подробностей немного, но можно представить себе нечто вроде сети оптических каналов или волокон, размещённых на охлаждающей пластине из арсенида галлия. Лазер подключается ко входному каналу такой сети и охлаждает чип в строго определённых точках. Такое решение не станет универсальной системой охлаждения и будет лишь дополнять традиционные методы отвода тепла — с помощью жидкости, радиаторов или воздушного охлаждения. В компании признают, что пока не существует ни одного работающего прототипа твердотельной фотонной системы охлаждения. Все расчёты и оценки основаны исключительно на компьютерном моделировании. Тем не менее первый демонстрационный образец может быть создан уже к осени 2025 года, а поставки решений клиентам планируются на конец 2027 года. Китайские учёные создали передовой твердотельный лазер для полупроводниковой DUV-литографии
22.03.2025 [18:54],
Павел Котов
Китайские учёные построили компактную твердотельную лазерную систему, которая генерирует когерентный свет с длиной волны 193 нм. Это изобретение обещает прорыв в полупроводниковой литографии и других технологических областях. 
Источник изображения: spie.org Лазеры, работающие в глубоком ультрафиолете (DUV) с высокой энергией фотонов и короткими длинами волн, применяются в полупроводниковой литографии, спектроскопии высокого разрешения, прецизионной (высокоточной) обработке материалов и в квантовых технологиях. Их отличают высокая когерентность и низкое потребление энергии в сравнении с эксимерными или газоразрядными лазерами, то есть возможность создавать компактные установки. Китайским учёным удалось добиться значительного прогресса и построить компактную твердотельную лазерную систему, способную генерировать когерентный луч с длиной волны 193 нм, сообщается в рецензируемом научном журнале Advanced Photonics Nexus. Эта длина волны имеет решающее значение в полупроводниковой литографии — процессе травления сложных узоров на кремниевых пластинах, составляющих основу современной электроники. Лазерная система работает с импульсной частотой повторения 6 кГц, в ней используется усилитель на кристалле Yb:YAG (иттербий-допированный иттрий-алюминиевый гранат) и производится лазер с длиной волны 1030 нм. Луч разделяется на две части: одна проходит через нелинейный кристалл, где подвергается генерации четвёртой гармоники для производства луча 258 нм с выходной мощностью 1,2 Вт; вторая воздействует на оптический параметрический усилитель, генерируя лазер 1553 нм мощностью 700 мВт. Далее они объединяются в каскадных кристаллах LBO (триборат лития — LiB₃O₅), и производится лазер на 193 нм, достигающий средней мощности 70 мВт с шириной линии менее 880 МГц. Перед смешиванием частот исследователи ввели в луч 1553 нм спиральную фазовую пластину, благодаря которой стал генерироваться вихревой луч с орбитальным угловым моментом — спиральный лазерный луч. Таким образом, учёным удалось впервые произвести на твердотельной установке вихревой лазерный луч с длиной волны 193 нм. Он сможет применяться для затравки гибридных эксимерных лазеров на фториде аргона (ArF), использоваться в литографии кремниевых пластин, выявлении дефектов, в квантовой связи и оптическом микроманипулировании. Система предлагает более высокую эффективность и точность для полупроводниковой литографии и открывает новые возможности для производственных технологий. Генерация вихревого луча с длиной волны 193 нм обещает дальнейшие прорывы в этой области вплоть до революции в производстве электроники. Alphabet создала земного конкурента Starlink — компанию Taara, которая покрывает интернетом труднодоступные места с помощью лазеров
17.03.2025 [17:36],
Владимир Мироненко
Холдинг Alphabet выделил в независимую компанию Taara подразделение так называемой «фабрики прорывных технологий X», специализирующееся на разработке технологий передачи данных с помощью лазерных лучей, сообщил ресурс The Financial Times. Новая компания считается конкурентом спутникового сервиса Starlink компании SpaceX в области обеспечения интернетом труднодоступных и сельских регионов. 
Источник изображения: Moonshot/Taara В настоящее время технология Taara, основанная на разработках стартапа Loon, позволяет передавать данные со скоростью 20 Гбит/с между терминалами, находящимися на расстоянии 20 км. Она использует систему датчиков, оптики и зеркал, заменяя оптоволоконные линии для обеспечения связи в удалённых районах с меньшими затратами. Taara базируется в Саннивейле, недалеко от штаб-квартиры Google в Маунтин-Вью (Калифорния, США). Персонал компании насчитывает 20 человек, но она активно расширяется. По данным The Financial Times, Alphabet сохранит миноритарную долю в Taara, которая также получила финансирование от Series X Capital. Вместе с тем компания отказалась раскрыть подробности о своём начальном финансировании или финансовых целях. В настоящее время Taara ведёт деятельность в 12 странах, включая Индию и некоторые регионы Африки. В частности, компания создала 5-километровый лазерный мост над рекой Конго между Браззавилем и Киншасой, столицей Демократической Республики Конго, где интернет-соединение гораздо дороже. Также Taara дополняет перегруженные сети мобильной связи на таких мероприятиях, как музыкальный фестиваль Coachella в Калифорнии. Как утверждают в Taara, у компании есть множество технологических преимуществ по сравнению со Starlink. Её терминалы можно прикрепить к столбам, деревьям или зданиям всего за несколько часов, без необходимости запускать оборудование в космос с помощью ракет. Также отсутствует потребность в аукционах радиочастотного спектра. К тому же лазерные лучи могут пересекаться без помех, от которых страдают радиочастоты. В то время как Starlink продаёт подписки напрямую потребителям, Taara сотрудничает с крупными телекоммуникационными компаниями, такими как Bharti Airtel и T-Mobile, дополняя их основные волоконно-оптические сети в отдалённых местах или в густонаселённых районах, где прокладка традиционных коммуникаций невозможна или обходится слишком дорого. В прошлом месяце Taara представила компактный фотонный чип размером 13 мм, который заменит громоздкие терминалы с оптикой и зеркалами, обеспечивая возможность сразу нескольких соединений. С помощью такого чипа можно передавать данные на расстояние до 1 км со скоростью 10 Гбит/с, что ниже показателей существующего оборудования Taara, но экономически более выгодно. Лазерный луч впервые превратили в сверхтекучее твёрдое тело
07.03.2025 [11:27],
Геннадий Детинич
Учёные провели интересный эксперимент по получению новой фазы вещества — сверхтекучего твёрдого тела (Supersolid). Но самое ценное в этом исследовании — то, что вещество было получено путём превращения в него лазерного луча. Ранее в состояние сверхтекучего твёрдого тела учёные переводили более материальные субстанции, например газы. Со светом такой эксперимент проведён впервые, что может дать новые подсказки в поиске ответов о сущностях квантового мира. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews Состояние сверхтекучего твёрдого тела представляет собой сочетание твёрдых свойств с характеристиками сверхтекучей жидкости. Обычно такие состояния наблюдали у сверхохлаждённого гелия. Молекулы газа располагались в подобии кристаллической решётки, что позволяет относить supersolid-состояния к кристаллическим. В общем случае такие материалы характеризуются отсутствием вязкости, что также было подтверждено в эксперименте. Чтобы создать сверхтекучее твёрдое вещество, исследователи направили лазер на пластину арсенида галлия, на которой были нанесены специальные бороздки. Когда свет попадал на эти бороздки, взаимодействие между ним и материалом приводило к образованию поляритонов — особых гибридных частиц, которые удерживались в бороздках заранее заданным образом. Это заставляло поляритоны выстраиваться в кристаллическую структуру и, таким образом, проявлять свойства сверхтекучего твёрдого тела, о чём учёные рассказали в свежем выпуске журнала Nature. 
Источник изображения: Nature 2025 Группа исследователей планирует продолжить работу с новой фазой вещества, созданной из света, чтобы глубже изучить его структуру. Учёные отмечают, что новое состояние вещества, сформированное из света, может быть проще в исследовании, чем материалы, состоящие из атомов. Это, в свою очередь, поможет лучше понять природу материи в целом. Лазерный луч может отбрасывать тень, выяснили учёные
14.11.2024 [13:40],
Геннадий Детинич
Несовершенство 3D-симулятора нелинейно-оптических явлений в материалах, который в программе создавал тень от цифрового образа лазерного луча, заставило учёных задуматься об эксперименте, который позволил бы настоящему лазерному лучу отбрасывать тень. В обычных условиях такого никогда не происходит — светящиеся объекты и явления не создают теней. Но уникальный эксперимент сделал невозможное, и лазерный луч впервые обзавёлся собственной тенью. 
Тень на стенке рубина от зелёного лазера. Источник изображения: Raphael A. Abrahao Научная работа об открытии принята для публикации в рецензируемом журнале Optica. Эксперимент поставили учёные из Брукхейвенской национальной лаборатории США (Brookhaven National Laboratory, BNL). Опыт стал частью более широкого проекта по изучению нелинейно-оптических свойств материалов. «Лазерный луч, отбрасывающий тень, ранее считался невозможным, поскольку свет обычно проходит сквозь другой источник света, не взаимодействуя, — сказал руководитель исследовательской группы Рафаэль А. Абрахао (Raphael A. Abrahao). — Наша демонстрация весьма нелогичного оптического эффекта побуждает нас пересмотреть наше представление о тени». 
Тень от лазера на экране Для постановки эксперимента учёные посветили лучом зелёного лазера на одну сторону куба из рубина (популярного для экспериментов с лазером материала). На другую сторону куба перпендикулярно зелёному лучу направили свет интенсивного синего лазера. После этого на противоположной от освещённой синим лазером стороне рубинового куба возникла тень от зелёного лазера. Это была самая настоящая тень: она скользила по экрану вслед за перемещением зелёного луча, повторяя все изгибы экрана. 
Схема экспериментальной установки Как пояснили учёные, зелёный лазер изменял локальные свойства рубина, увеличивая поглощение синего лазера в таких областях (возбуждал в атомах рубина электроны, которые «мешались под ногами» у синего лазера с более короткой длиной волны). «Наше понимание теней развивалось рука об руку с нашим пониманием света и оптики, — поясняет Абрахао. — Это новое открытие может оказаться полезным в различных приложениях, таких как оптическая коммутация, устройства, в которых свет контролирует присутствие другого источника света, или технологии, требующие точного контроля светопропускания, связанного с мощными лазерами». Военные США заказали разработку мощных УФ-С лазеров — для связи, дезинфекции и сенсоров
01.11.2024 [13:43],
Геннадий Детинич
Группа учёных из Университета Центральной Флориды (University of Central Florida) получила от структур армии США грант на сумму $1 млн на разработку полупроводникового ультрафиолетового лазера диапазона C. Это самая крайняя и наиболее энергетически мощная часть УФ-спектра, способная уничтожать вирусы и бактерии за считанные минуты. Военных интересует вопрос надёжной дезинфекции помещений и воды, что также будет востребовано в гражданских целях. 
Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews Грант получили учёные Лиланд Нордин (Leland Nordin) и Лео Шовалтер (Leo Schowalter). Последний совместно с лауреатом Нобелевской премии Хироши Амано (Hiroshi Amano) создал первый УФ-С-лазер в Университете Нагои в 2019 году. Учёные должны разработать техпроцесс выращивания УФ-С-лазеров с минимальными дефектами кристаллической структуры, что позволит повысить срок их службы до более чем 10 тыс. часов. Современные ультрафиолетовые лазеры имеют ограниченный срок службы и не пригодны для широкого использования. Военные рассчитывают использовать УФ-С-лазеры также для связи вне зоны прямой видимости, для обнаружения взрывчатых веществ и для распознавания биологической и химической опасности. Для гражданского применения наиболее ценным станет возможность быстрой и простой стерилизации помещений, в чём особенно нуждаются больницы. Впоследствии эту технологию можно будет интегрировать в системы умного дома. В отсутствие жильцов одним нажатием кнопки можно будет обеззаразить комнаты от бактерий и вирусов. Ультрафиолетовый свет от Солнца в диапазоне УФ-С практически не доходит до поверхности Земли. Фактически он опасен для всего живого, поскольку вызывает мутации в биологических тканях. Но эта же особенность позволяет ожидать от УФ-С-лазера превосходных дезинфицирующих свойств, что в свете недавней пандемии и риска новых вспышек просто невозможно переоценить. |
© 1997—2026 3DNews
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
