Долгое время вычислительная мощность чипов росла, а их размеры уменьшались в соответствии с законом Мура, по которому число транзисторов на кристалле удваивается каждые два года. С каждым годом прогресс все меньше подчинялся этому закону, пока не столкнулся с фундаментальными ограничениями — величиной атомов и квантовыми эффектами, которые не дают дальше миниатюризировать транзисторы. Остается одно — не просто уплотнять схемы горизонтально, но и наслаивать их вертикально.
«Возьмем, к примеру, статическую оперативную память — она повсеместно используется в CPU и GPU. Сейчас для хранения одного бита информации на одной плоскости требуется шесть транзисторов. При вертикальной интеграции их можно распределить по нескольким слоям. Это все равно что заменить разрастающийся пригород высотными зданиями — функциональность та же, но занимаемое место сокращается, а обмен данными между уровнями становится быстрее и эффективнее», — говорит инженер-материаловед Цин Цао из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (UIUC).
Легко сказать — но до последнего времени не удавалось реализовать технически. Процесс изготовления требует нагрева до 1000 °C, что разрушает нижние слои — так называемый «тепловой бюджет» не должен превышать 400 °C. В Инженерном колледже Грейнджера UIUC проблему решили, о чем рассказали в журнале Nature.
«Но самое главное — мы показали, что этот процесс масштабируется. Можно продолжать наслаивать уровни больше трех. Процесс будет давать высокопроизводительные транзисторы с высоким выходом годных и низкими отклонениями. Теперь у нас есть прочный фундамент для передачи этой технологии и демонстрации ее непосредственных перспектив на промышленном полупроводниковом производстве», — заключил Цао.
Как делают чипы и где их предел в нанометрах
Компьютерные чипы следующего поколения смогут обрабатывать данные со скоростью света
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX