Термоядерный синтез для производства микрочипов
В США ученые предлагают для производства компьютерных чипов нового поколения применять отдельные технологии термоядерного синтеза. Руководитель отделения ядерной инженерии университета Пердью (Индиана) Ахмед Хассанейн считает, что группа ученых, работающих под его руководством, нашла способ получать ультрафиолетовое излучение с длиной волны в 13,5 нанометра. Это так называемый EUV, или экстремальный ультрафиолет.
Напомню, что быстродействие чипа зависит от миниатюрности размещенных на нем элементов. Однако размер отдельного элемента ограничивается физическими параметрами ультрафиолетового излучения, которое используется в фотолитографии (технологии производства микросхем). Сегодня при производстве чипов используется DUV, или так называемый глубокий ультрафиолет – излучение с длиной волны в 193 нанометра. Сочетание глубокого ультрафиолета и технологии жидкостной иммерсионной литографии позволяет выпускать чипы с размером элементов менее 50 нм. Однако дальнейшее уменьшение длины волны ультрафиолетового излучения – и, соответственно, размера получаемых транзисторов – сопряжено со значительными техническими и экономическими трудностями.
Исследователи из группы Хассанейна построили компьютерную модель, которая симулирует получение плазмы за счет нагревания ксенона, олова или лития лучом лазера либо электрическим током. Плазма излучает фотоны экстремального ультрафиолета, а благодаря способности плазмы проводить электрический ток ее формой можно управлять с помощью магнитных полей. Этот принцип используется в экспериментальных установках управляемого термоядерного синтеза: так плазма изолируется от металлических стенок реактора.
При производстве микросхем контролируемые компьютером потоки экстремального ультрафиолетового излучения могут направляться в определенные места на кремниевой пластине, формируя таким образом элементы будущего чипа. Данные компьютерной модели этого процесса уже подтверждены результатами экспериментов.
Пока что главная проблема, которую предстоит решить ученым, – весьма низкая энергоэффективность процесса. То есть менее 2% приложенной энергии превращается в плазму. В результате для производства требуется мощность энергоустановки не менее 100 киловатт, что создает множество инженерных сложностей. Сейчас ученые работают над повышением эффективности конверсии энергии в плазму.
Антон Платов
Напомню, что быстродействие чипа зависит от миниатюрности размещенных на нем элементов. Однако размер отдельного элемента ограничивается физическими параметрами ультрафиолетового излучения, которое используется в фотолитографии (технологии производства микросхем). Сегодня при производстве чипов используется DUV, или так называемый глубокий ультрафиолет – излучение с длиной волны в 193 нанометра. Сочетание глубокого ультрафиолета и технологии жидкостной иммерсионной литографии позволяет выпускать чипы с размером элементов менее 50 нм. Однако дальнейшее уменьшение длины волны ультрафиолетового излучения – и, соответственно, размера получаемых транзисторов – сопряжено со значительными техническими и экономическими трудностями.
Исследователи из группы Хассанейна построили компьютерную модель, которая симулирует получение плазмы за счет нагревания ксенона, олова или лития лучом лазера либо электрическим током. Плазма излучает фотоны экстремального ультрафиолета, а благодаря способности плазмы проводить электрический ток ее формой можно управлять с помощью магнитных полей. Этот принцип используется в экспериментальных установках управляемого термоядерного синтеза: так плазма изолируется от металлических стенок реактора.
При производстве микросхем контролируемые компьютером потоки экстремального ультрафиолетового излучения могут направляться в определенные места на кремниевой пластине, формируя таким образом элементы будущего чипа. Данные компьютерной модели этого процесса уже подтверждены результатами экспериментов.
Пока что главная проблема, которую предстоит решить ученым, – весьма низкая энергоэффективность процесса. То есть менее 2% приложенной энергии превращается в плазму. В результате для производства требуется мощность энергоустановки не менее 100 киловатт, что создает множество инженерных сложностей. Сейчас ученые работают над повышением эффективности конверсии энергии в плазму.
Антон Платов
