2018年12月10
3 d晶体管大小的测量不到一半的最小的商业模式已经被科学家们捏造麻省理工学院和科罗拉多大学。来完成,他们制定了一个独特的精密加工方法改变半导体材料原子的原子。
使用新的生产技术,麻省理工学院的研究人员的一个3 d晶体管不到一半的宽度今天微乎其微的商业模型,这可以帮助补习更多的晶体管到一个计算机芯片。图的横截面是一个研究者的晶体管措施只有3 nm宽。(由研究人员)
研究背后的灵感进行了摩尔定律,在1960年代提出的观察意见,这使得集成电路上的晶体管数量每两年就增加一倍。遵循这个电子产品的“黄金法则”,科学家们不断发现方法包尽可能多的晶体管到微芯片。最新的趋势是3 d晶体管站垂直,类似于鳍,测量约7海里在数十数千倍比人的头发细。数百亿这些晶体管可以安装在单个芯片上,这是大约一个指甲大小的。
如论文发表于本周的IEEE国际电子设备会议上,科学家们改变一个新发明的化学腐蚀方法,称为热原子层面上蚀刻(热啤酒),为了方便精密半导体材料在原子水平的修改。欧洲杯足球竞彩使用这种方法,科学家们制造3 d晶体管一样窄2.5 nm和更有效的比他们的商业等价物。
今天也是用类似原子水平蚀刻技术;然而,新方法更精确,生产质量更好的晶体管。此外,它重新改一个广泛使用的精密加工工具用于原子层沉积材料,这意味着它可以快速集成。欧洲杯足球竞彩这可能会使电脑芯片和更多的晶体管性能优越,科学家们说。
“我们相信,这项工作将有很大的实际影响,”第一作者Wenjie Lu说,麻省理工学院的研究生微系统技术实验室(MTL)。“随着摩尔定律继续缩减晶体管尺寸,很难制造这样的纳米设备。工程师更小的晶体管,我们需要能够操纵原子水平精度的材料。”欧洲杯足球竞彩
与陆合作在纸上是:耶稣a·德尔·阿拉莫的电气工程和计算机科学教授和一个MTL研究员播放器的晶体管组;欧洲杯线上买球最近麻省理工学院研究生丽莎香港18;麻省理工学院博士后阿龙Vardi;和杰西卡Murdzek,乔纳斯Gertsch和史蒂文·乔治科罗拉多大学的教授。
一个原子
精密加工包括沉积(生长薄膜衬底)和蚀刻(表面雕刻模式)。晶体管,衬底表面暴露在光通过光掩模的形状和结构的晶体管。所有材料暴露在光可以使用化学蚀刻掉,而材料背后隐藏着光掩模。
先进的精密加工方法被称为原子层沉积(ALD)和原子层蚀刻(ALE)。在退化,两种化学物质被放置在衬底表面和反应在真空中反应堆开发电影所需的厚度,一次一个原子层。
传统的ALE方法使用非常高能离子等离子体去掉单个原子在材料表面。但这些导致表面损伤。这些技术还使材料暴露在空气中,氧化导致进一步阻碍性能的缺陷。
热啤酒,科罗拉多大学的团队在2016年发明的,是一个方法,密切的样子ALD和依赖于化学反应称为“配位体交换。”在这种方法中,离子化合物称为ligand-which结合配体的金属atoms-gets交换不同的化合物。当化学物质清除掉,反应使更换配体逐步将单个原子从表面。仍然处于早期阶段,热酒,到目前为止,只是用来腐蚀氧化物。
在这项新的研究中,科学家们改变热啤酒在半导体功能材料,使用相同的反应堆留给“肾上腺脑白质退化症”。他们使用一个合金半导体材料,称为铟砷化镓(或InGaAs),这是越来越多的被誉为一个更快,更有效硅的替代品。
科学家们暴露氟化氢的材料,复合用于最初的热啤酒工作,发展一个原子层的金属表面氟化。然后,他们倒在有机化合物称为dimethylaluminum氯(DMAC)。ligand-exchange过程发生在金属氟化物层。当DMAC净化,单个原子。
该方法重复大量的周期。在一个单独的反应堆,团队然后把“门”的金属元素,调节晶体管开关打开或关闭。
在实验中,科学家们剥掉就只有纳米材料的表面。
你剥洋葱,一层一层地。在每一个周期,我们可以腐蚀掉2%的纳米材料。让我们超精度高和小心的控制过程。
蕴结,研究第一作者和研究生,微系统技术实验室(MTL),麻省理工学院。
自从方法非常类似于“肾上腺脑白质退化症”,“你可以把这个热啤酒到相同的沉积反应器你在哪里工作,“德尔·阿拉莫说。它仅仅需要一个沉积的“小设计工具来处理新的沉积后立即腐蚀气体。…这是很有吸引力的行业。”
薄,更好的“鳍”
使用的方法,科学家们捏造FinFETs, 3 d晶体管用于今天的商业电子设备的数量。FinFETs组成的薄硅的“鳍”,站在衬底垂直。门基本上是缠绕在鳍。由于他们垂直形状,从70亿年到300亿年FinFETs可以打包到一个芯片上。今年,高通公司,苹果公司和其他科技公司开始使用7-nm FinFETs。
大多数的科学家们FinFETs测量下5 nm范围内优先阈值在高度工业化约220海里。此外,这种方法限制了材料的接触缺氧使晶体管低效率的缺点。
近60%执行的设备比传统FinFETs“跨导”,科学家们的状态。晶体管将提供的一个小电压输入电流的开关晶体管的门打开或关闭处理1(上)和0(关闭)驱动计算。跨导措施需要多少能量转换电压。
限制的缺陷也会导致更高的开关相比,科学家们说。最好是,你想要的高电流晶体管时,为了管理重计算,和几乎没有电流流动时,节约能源。
对比是必不可少的生产效率逻辑开关和非常有效的微处理器。到目前为止,我们有最好的比率(FinFETs之间)。
耶稣a·德尔·阿拉莫的电气工程和计算机科学教授和MTL播放器晶体管组的负责人,麻省理工学院。欧洲杯线上买球