Black Baron

Полупроводниковая индустрия продолжает движение к всё меньшим технологическим нормам. Пока ведущие производители только готовятся к массовому внедрению 2-нанометровых техпроцессов, исследовательские центры уже рассматривают следующий этап миниатюризации. Одним из таких проектов стало новое сотрудничество между компаниями IBM и Lam Research, которые объявили о пятилетней программе исследований, направленной на разработку технологий производства логических микросхем с размером элементов менее одного нанометра.

Этот этап может стать следующим крупным технологическим скачком после 2-нм архитектуры, представленной IBM несколько лет назад, и значительно повысить плотность размещения транзисторов на кристалле.

Продолжение многолетнего партнёрства

Сотрудничество IBM и Lam Research не является новым. Компании уже более десяти лет совместно участвуют в разработке технологий для производства полупроводников. В рамках предыдущих проектов были сделаны важные шаги в развитии:

• 7-нанометровых техпроцессов;
• архитектуры транзисторов на основе нанолистов;
• литографии с использованием экстремального ультрафиолета (EUV).

Lam Research также участвовала в разработке первого экспериментального 2-нм чипа, который IBM представила в 2021 году. Новое соглашение фактически продолжает эту работу, но уже с прицелом на ещё более компактные структуры.

Основные направления исследований

Новая программа исследований охватывает несколько ключевых технологических направлений.

1. Разработка новых материалов.
Для дальнейшего уменьшения размеров транзисторов требуются новые проводящие и изоляционные материалы, способные сохранять стабильность при экстремально малых масштабах.

2. Передовые методы травления и осаждения.
Современные микросхемы переходят к сложным трёхмерным архитектурам, где элементы размещаются в нескольких слоях. Это требует высокой точности процессов формирования структуры кристалла.

3. Использование литографии High-NA EUV.
Для формирования рисунка на таких малых масштабах необходима литография нового поколения с высокой числовой апертурой. Она позволит точнее создавать межсоединения и другие элементы схемы.

По словам представителей IBM, дальнейшее масштабирование уже невозможно рассматривать только с точки зрения уменьшения транзисторов. Необходим комплексный подход, объединяющий материалы, архитектуру устройств и литографию.

Исследовательская база и оборудование

Работы будут проводиться в исследовательском центре IBM — Albany NanoTech Complex в штате Нью-Йорк. Этот комплекс считается одним из крупнейших мировых центров исследований в области полупроводниковых технологий.

В рамках проекта будут задействованы различные технологические решения Lam Research, включая:

• системы травления Kiyo и Akara;
• установки осаждения Striker и ALTUS Halo;
• платформу сухого резиста Aether.

Эти инструменты помогут исследовательским командам создавать экспериментальные образцы устройств с нанолистовыми и многослойными архитектурами, а также тестировать новые методы подачи питания, например с обратной стороны кремниевой пластины.

Перспективы развития технологий менее 1 нм

Исследования в области субнанометровых технологий ведутся не только IBM. Например, бельгийский исследовательский центр imec уже представил долгосрочную программу разработки транзисторов и техпроцессов размером менее 1 нм, рассчитанную примерно до 2036 года.

IBM также укрепляет сотрудничество с японским производителем чипов Rapidus, который в будущем планирует организовать промышленное производство передовых микросхем. Исследовательская работа в Олбани может стать фундаментом для дальнейшего внедрения подобных технологий в массовое производство.

Глобальный контекст полупроводниковой индустрии

Параллельно с технологическими разработками продолжается обсуждение глобального распределения производственных мощностей. В частности, представители правительства Тайваня недавно заявили, что перенос значительной части полупроводниковых производств в другие страны остаётся крайне сложной задачей. Это подчёркивает важность международного сотрудничества и научных центров, где разрабатываются технологии будущих поколений микросхем.

Совместная программа IBM и Lam Research демонстрирует, что индустрия уже готовится к следующему этапу развития после 2-нанометровых техпроцессов. Исследования в области новых материалов, литографии High-NA EUV и трёхмерных архитектур могут стать основой для создания микросхем с элементами менее 1 нанометра.

Хотя до промышленного внедрения таких технологий ещё предстоит пройти долгий путь, подобные проекты формируют технологический фундамент для будущих поколений процессоров и других высокопроизводительных микросхем.