XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Уже через несколько лет производство процессорных чипов в том виде, каком мы их все знаем, прекратится. Все потому, что пределы физических возможностей ограничивают и усложняют использование и введение новых функций.

На данный момент очевидно, что в предстоящее время производителей ждут все более значительные препятствия, делающие невозможным уменьшение транзисторов при помощи ныне существующих технологий производства.

Сейчас же, разработчики до­шли до таких стандартов техпроцесса, что могут заинтересовать даже микробиологов: диаметр вируса гриппа составляет от 80 до 120 нм, а шаг между контактными площадками транзистора — 80 нм для 22-нанометрового техпроцесса.

Проблема уменьшения чипов заключается в том, что транзисторы меньшего размера можно получить только при помощи изменения конструкции. В компании Intel первыми применили в своих процессорах новый стандарт трехмерных транзисторов. Это один из вариантов техпроцесса, который позволит перейти на еще меньшие размеры транзис­торов.

Эта технология работает беспрепятственно для узлов до 10 нм. При использовании нанопроводов (менее десяти нанометров) влияние затвора еще выше.

Чипы, выполненные по технологии трехмерных транзисторов, способны решить многие проблемы уменьшения. Но уменьшение функциональных компонентов создает и новую проблему, которая коснется производителей чипов, при достижении 10 нм техпроцесса.

С 2009 года в транзисторах чипов используется «растянутый кремний». Растяжение кремния довольно трудоемкий процесс и с годами он усложняется все сильнее, и уже сейчас предел - 10 нм. Уменьшение транзистора больше не дает никаких преимуществ, и кремний в качестве полупроводника уже не актуален.

Тут на помощь приходят новые элементы, способные заменить кремний. Так, например, германий послужит идеальной основой для компонентов с примесью p-типа. А индий, галий и мышьяк для примеси n-типа. Замена на эти элементы позволит добиться намного большей проводимости.

После 2020 года, когда технологический процесс достигнет 5 нм, потребуются компоненты еще меньшего размера, но с хорошей проводимостью. В дело пойдут двумерные (2D) нанослои.