Закон Гордона Мура, который мы не единожды упоминали на страницах нашего сайта, гласит, что для поддержания стабильных темпов развития вычислительных технологий количество транзисторов в компьютерных процессорах должно удваиваться каждые два года. Электронной промышленности удавалось соблюдать этот закон в течение нескольких десятилетий, но сейчас технологии уже вплотную приблизились к пределам, где вступают в силу некоторые ограничения, связанные с минимально допустимыми размерами отдельных частей электронных компонентов. Однако, инженеры из Массачусетского технологического института и Колорадского университета разработали новый технологический процесс, который позволяет изготовить «трехмерные» транзисторы, размеры которых в три раза меньше, чем размеры самых маленьких транзисторов, используемых сейчас в коммерческих продуктах.

Не так давно промышленным стандартом производства чипов являлась технология на 14 нм. Нанометры в данном случае означают размеры канала, основного компонента, определяющего размер транзистора. В настоящее время стандартом является технология на 10 нм, но некоторые производители чипов уже начинают переход на 7-нм технологии. Тем временем, исследователи различных компаний, в том числе и IBM, работают над созданием 5-нм технологического процесса.

Новые транзисторы, созданные исследователями, имеют размеры в 2.5 нм, что в два раза меньше размеров даже экспериментальных транзисторов, находящихся в стадии разработки. Ключевым моментом нового технологического процесса является технология микропроизводства, называемая термальной атомной послойной гравировкой (thermal atomic layer etching, thermal ALE). В этом процессе берется заготовка из полупроводникового материала, арсенида галлия-индия, которая подвергается обработке фторидом водорода, что позволяет получить на поверхности полупроводника тончайший слой фторида металла.

После этого полученное основание обрабатывается органическим веществом под названием DMAC (dimethylaluminum chloride), которое вступает в химическую реакцию с фторидом металла. Когда вещество DMAC, нанесенное на определенные участки поверхности, удаляется, вместе с ним и удаляется тончайший атомарный слой металла. За один этап такой обработки снимается слой металла в 0.02 нм, что позволяет выполнить необычайно высокоточную гравировку, для которой требуется повторение процесса сотни и тысячи раз..

«Это походит на послойную чистку луковой головки» — рассказывает Венджи Лью (Wenjie Lu), ведущий исследователь, — «На каждом этапе мы снимаем только два процента от одного нанометра, что дает нам сверхвысокую точность, обеспечивает полный контроль за ходом процесса, который позволяет свести к минимум процент брака при производстве».

Исследователи использовали новую технологию гравировки для изготовления FinFET-транзисторов (Fin Field-effect transistor), транзисторов, имеющих трехмерную структуру, которые в последнее время начинают широко использоваться в электронике. Помимо малых размеров, основные рабочие характеристики новых транзисторов на 60 процентов превышают аналогичные характеристики существующих транзисторов, а необычайно высокое соотношение сопротивления канала в закрытом и открытом состоянии делает новые транзисторы крайне эффективными с точки зрения потребляемой ими для работы энергии.

«Мы полагаем, что результаты нашей работы окажут огромное влияние на окружающий нас мир в самое ближайшее время» — рассказывает Венджи Лью, — «Нам удалось получить контроль производства наноразмерных устройств на атомарном уровне. Как мы продемонстрировали, это позволит еще больше сократить размеры транзисторов и поддержать закон Гордона Мура еще некоторое время».