2,5 nm! Mühendisler şimdiye kadarki en küçük üç boyutlu transistörü üretti!
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ve Colorado Üniversitesi'ndeki (Colorado Üniversitesi) araştırmacılar, günümüzün en küçük ticari modelinin yarısından daha küçük boyutta üç boyutlu bir transistör yarattı. Bu amaçla, yarı iletken malzemeleri atom atom değiştirebilen yeni bir mikro işleme teknolojisi geliştirdiler. Bu çalışma, 1960'larda önerilen Moore Yasasından esinlenmiştir ve entegre bir devre üzerindeki transistör sayısı her iki yılda bir ikiye katlanacaktır. Elektroniğin "altın kuralı" nı takip etmek için, araştırmacılar sürekli olarak mikroçip üzerinde olabildiğince çok transistörü doldurmanın yollarını arıyorlar. En son trend, dikey olarak yerleştirilmiş üç boyutlu transistörler, örneğin yüzgeçler, yaklaşık 7 nanometre genişliğinde - insan saçından onbinlerce kat daha ince. Çivi büyüklüğündeki bir mikroçipe on milyarlarca transistör monte edilebilir.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme: Bu hafta IEEE Uluslararası Elektronik Cihazlar Konferansı'nda yayınlanan bir makalede belirtildiği gibi: Araştırmacılar, termal atomik seviye aşındırma (termal atomik seviye aşındırma) adı verilen, yakın zamanda icat edilen kimyasal aşındırma tekniğini geliştirdiler. yarı iletken malzemeleri atomik seviyede doğru bir şekilde değiştirmek için, termal ALE olarak adlandırılan aşındırma). Bu teknolojiyi kullanarak araştırmacılar, ticari transistörlerden daha verimli olan 2,5 nanometre genişliğinde 3 boyutlu transistörler yaptılar. Atom düzeyinde benzer aşındırma yöntemleri vardır, ancak bu yeni teknoloji daha doğrudur ve daha yüksek kaliteli transistörler üretebilir. Ek olarak, malzemeler üzerine atomik katmanları biriktirmek için kullanılan yaygın bir mikro işleme aracını yeniden kullanır, bu da hızlı bir şekilde entegre edilebileceği anlamına gelir. Bu, bilgisayar çiplerinin daha fazla transistöre ve daha iyi performansa sahip olmasını sağlayacaktır.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki (MIT) araştırmacılar, genişliği günümüzün en ince ticari modelinin genişliğinin yarısından daha az olan üç boyutlu bir transistör oluşturmak için yeni bir üretim teknolojisi kullandılar ve bu daha fazla transistörün paketlenmesine yardımcı olabilir. Tek bir bilgisayar çipinde, yukarıdaki resim, araştırmacıların bir transistörünün 3 nanometreden daha küçük bir enine kesitidir. Resim: Massachusetts Teknoloji Enstitüsü
MIT Mikrosistem Teknoloji Laboratuvarı'nın (MTL) ilk yazarı ve lisansüstü öğrencisi Wenjie Lu şunları söyledi: Bu çalışmanın gerçek dünya üzerinde çok büyük bir etkisi olacağına inanıyoruz. Moore Yasası, transistörlerin boyutunu küçültmeye devam ettikçe, bu tür nano ölçekli cihazları üretmek daha zor hale geliyor. Daha küçük transistörler tasarlamak için malzemeleri atomik hassasiyetle işleyebilmeliyiz. Bu makaleyi Lu ile birlikte yayımlayanlar da şunlar: Jesus a. Del Alamo, elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimi profesörü, Xtreme transistör grubu başkanı ve MTL araştırmacısı, MIT'den yeni mezun olan Lisa Kong '18; MIT'de doktora sonrası araştırmacı olan Alon Vardi ve Colorado Üniversitesi'nden Jessica Mozak, Jonas Goch ve Profesör Stephen George.
Atom tarafından atom
Mikro işleme, biriktirme (bir substrat üzerinde büyüyen ince bir film) ve aşındırmayı (yüzeyde bir desen kazma) içerir. Bir transistör oluşturmak için, substratın yüzeyi, transistörün şekli ve yapısı ile bir fotomask aracılığıyla ışığa maruz bırakılır. Işığa maruz kalan tüm malzemeler kimyasallarla aşındırılabilirken, foto maskenin arkasına gizlenmiş malzemeler korunabilir. Şu anda, en gelişmiş mikro işleme teknolojileri atomik katman biriktirme (ALD) ve atomik katman aşındırmadır (ALE). ALD'de, bir substratın yüzeyinde iki kimyasal biriktirilir ve her seferinde bir atomik katman olmak üzere gerekli kalınlıkta ince bir film oluşturmak için bir vakum reaktöründe birbiriyle reaksiyona girer. Geleneksel ALE teknolojisi, materyalin yüzeyinden tek tek atomları çıkarabilen plazma ve yüksek enerjili iyonları kullanır. Ancak bunlar yüzey hasarına neden olabilir. Bu yöntemler aynı zamanda malzemeyi havaya maruz bırakır ve oksidasyon başka kusurlara neden olabilir ve performansı etkileyebilir.
2016 yılında, Colorado Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, ALD'ye çok benzeyen ve "ligand değişimi" adı verilen bir kimyasal reaksiyona dayanan bir teknoloji olan termal ALE'yi (termal ALE) icat etti. Bu süreçte, ligand adı verilen bir bileşikteki bir iyon, bir metal atomuna bağlanır ve başka bir bileşikteki bir ligand ile değiştirilir. Kimyasal çıkarıldığında, reaksiyon, ikame edilmiş ligandın tek tek atomları yüzeyden sıyırmasına neden olur. Sıcak gazoz hala emekleme aşamasındadır ve şimdiye kadar sadece oksitleri aşındırmak için kullanılmıştır. Bu yeni çalışmada, araştırmacılar ALD ile aynı reaktörü kullandılar ve termal ALE'yi yarı iletken malzemeler üzerinde çalışacak şekilde değiştirdiler. İndium galyum arsenit (veya InGaAs) adı verilen alaşımlı bir yarı iletken malzeme kullandılar ve bu, giderek artan bir şekilde silikona daha hızlı ve daha etkili bir alternatif olarak selamlanıyor.
Araştırmacılar bu malzemeyi, yüzeyde atomik bir metal florür tabakası oluşturan ilk termal ALE çalışmasında kullanılan bileşik olan hidrojen florüre maruz bıraktılar. Daha sonra dimetil alüminyum klorür (DMAC) adı verilen organik bir bileşik eklenir. Ligand değişim süreci metal florür tabakasında gerçekleşir. DMAC temizlendiğinde, tek tek atomlar da temizlenir. Bu teknik yüzlerce kez tekrarlandı. Ayrı bir reaktörde, araştırmacılar daha sonra transistörlerin değiştirilmesini kontrol eden metal bir eleman olan bir "geçit" bırakırlar. Deneyde, araştırmacılar bir seferde malzemenin yüzeyinden yalnızca 0,02 nanometre kaldırdı. Tıpkı bir soğanı katman katman soymak gibi, her döngüde nanomalzemenin yalnızca% 2'si kazınabilir. Bu, işlemin ultra yüksek hassasiyetini ve ayrıntılı kontrolünü sağlar. Bu teknoloji ALD'ye çok benzer olduğu için, bu termal ALE biriktirmeyi işleyen aynı reaktöre entegre edilebilir. Sadece "dağlamadan hemen sonra biriken yeni gazı işlemek için biriktirme aracının küçük bir yeniden tasarlanmasını" gerektirir. Endüstri için çok çekici.
Daha ince ve daha iyi "yüzgeçler"
Araştırmacılar, bu teknolojiyi kullanarak bugün birçok ticari elektronik cihazda kullanılan üç boyutlu transistör finftleri yaptılar. Finfet, alt tabaka üzerine dikey olarak yerleştirilmiş ince bir silikon "kanat" tabakasından oluşur. Kapılar temelde kanatları çevreliyor, çünkü dikey oldukları için 7 milyardan 30 milyara kadar herhangi bir kanat çipe sıkıştırılabilir. Bu yıl Apple, Qualcomm ve diğer teknoloji şirketleri 7 nanometre FinFET'leri kullanmaya başladı. Çoğu araştırmacının finfet ölçüm genişliği 5 nanometrenin altındadır (bu, tüm endüstri için ideal bir eşiktir) ve yükseklik yaklaşık 220 nanometredir. Ek olarak, bu teknik, malzemenin oksijenin neden olduğu kusurlara maruz kalmasını sınırlar, böylece transistörün verimliliğini azaltır.
Bu cihazın "geçiş iletkenliği" açısından performansı, geleneksel finfet'ten yaklaşık% 60 daha yüksektir. Transistör, küçük giriş voltajını geçidin akım çıkışına dönüştürür ve kapı, transistörü 1'leri (açık) ve 0'ları ( kapalı). Geçirgenlik, bir voltajı dönüştürmek için ne kadar enerji gerektiğini ölçer. Hataların sınırlandırılması da daha yüksek anahtarlama kontrastına yol açabilir.İdeal olarak, transistör açıldığında, ağır hesaplamalarla başa çıkabilmek için büyük bir akımın akmasını istersiniz.Transistör kapatıldığında, enerji tasarrufu için neredeyse hiç akımın akmasını istemezsiniz. . Bu karşılaştırma, şimdiye kadarki FinFET'ler arasında en iyi orana sahip olan verimli mantık anahtarlarının ve çok verimli mikro işlemcilerin üretimi için çok önemlidir.
Brocade Park-Science Popularization Araştırma / Gönderen: Massachusetts Institute of Technology
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
