„Tai, kaip technologijų įmonės ir toliau tiekia vis greitesnius ir galingesnius kompiuterius, išgyvena esminius pokyčius – atominiu lygmeniu.
Našumo padidėjimas, kuris dešimtmečius buvo pasiektas, daugiausia mažinant atskirus mikroschemų komponentus (dažnai vadinamas Moore'o įstatymu), dabar vis dažniau yra medžiagų mokslo, kuris vystosi greičiau, nei per dešimtmečius, rezultatas. Santa Klaroje įsikūrusi „Applied Materials“, įkurta 1967 m., likus metams iki „Intel“, yra didžiausia iš pirmaujančių įmonių.
Tai pokytis, gimęs iš būtinybės. Lustų gamintojai susiduria su griežta riba, kiek mažais, lustuose esantys, elementai gali tapti, nes kai kurias jų savybes dabar galima išmatuoti vos kelių atomų skalėje.
Dėl to manipuliavimas, kokios medžiagos yra šiose mažytėse mašinose ir kaip jos sujungtos viena su kita, tapo pagrindiniu būdu, kuriuo inžinieriai gali toliau jas gaminti greičiau ir efektyviau.
„Applied Materials“ ir jos konkurentai „Lam Research“, „Tokyo Electron“ ir „KLA“ tam tikru ar kitokiu mastu yra medžiagų mokslo įmonės. Medžiagų mokslas yra tarpdisciplininė sritis, tiek konstrukcijų inžinerija, tiek chemijos inžinerija, tai yra naujų junginių kūrimas ir nauji jų panaudojimo būdai.
Kad būtų aišku, inžinieriai vis dar mažina lustų funkcijas, nors ir daug lėčiau nei istoriškai buvo įprasta. Tai, kad bet koks Moore'o dėsnio panašumas ir toliau išlieka – visgi liko keli atomai, kad būtų galima nuskusti lustų viduje esančių savybių dydį – daugiausia dėl olandų bendrovės ASML. Bendrovė gamina autobuso dydžio, 180 tonų sveriančius itin sudėtingus įrenginius, kurie manipuliuoja ekstremalia ultravioletine šviesa egzotiškais, niekad nebandytais būdais.
Kitas žingsnis yra Applied Materials ir jos konkurentai: šios įmonės dirba kartu su lustų gamintojais ir kitais tiekėjais, tokiais, kaip ASML, kad būtų galima atlikti daugumą kitų veiksmų, susijusių su lustų gamyba.
Tai skulptūros procesas atominiu lygmeniu. Sluoksnis po sluoksnio, pažangiausi pasaulyje lustai sukuriami, sudėjus sluoksnių, kurių storis gali būti tik vieno atomo storio, ir atimant junginius toje pačioje nanoskopinėje skalėje, sako Scottenas Jonesas, TechInsights vyresnysis bendradarbis.
Tačiau trimačių lustų gamyba reiškia didesnį jų gamybos sudėtingumą, sako Subramanianas Iyeris, kuris daugiau, nei 30 metų, IBM dirbo mikroschemų gamyboje, o dabar yra Kalifornijos universiteto Los Andžele profesorius.
Vienas iš būdų apibūdinti šį sudėtingumą yra kalbėti apie tai, kiek laidų sluoksnių yra luste. Kiekvienas laidų sluoksnis yra skirtas kanalams, kurie nukreipia elektronus tarp kitų lusto dalių, todėl jie yra tarpinis serveris, nurodantis, kiek sluoksnių iš viso turi lustas.
„90-ųjų pabaigoje lustas su 6 laidų sluoksniais buvo moderniausias“, – sako dr. „Dabar kai kurie iš šių lustų yra 19–20 laidų sluoksnių."
Jei mikroschemos būtų pastatai, tai tarsi kuklūs praėjusių metų vasarnamiai tapo daugiaaukščiais.
Paprastai tariant, kuo daugiau trimačių mikroschemų tampa, tuo daugiau ant jų nusėda medžiagų ir pašalinamos nepageidaujamos dalelės, sako Jonesas. Ir tai yra lustų gamybos dalis, kurią atlieka Applied Materials ir jos konkurentai.
Norint suprasti, kodėl tai tiesa, naudinga žinoti, kad litografija – šviesos panaudojimo, šviečiančios per kaukes, elementų modelio ant lusto išdėstymo procesas, iš esmės yra dvimatis procesas. Įmonės, kurios specializuojasi litografijoje, pvz., ASML, gali naudoti įvairius protą lenkiančius triukus, kad gautų šviesą, kurią naudoja silicio lusto modeliams, kurių detalės vis labiau priartėja prie vieno atomo dydžio.
Bet pridėti dar vieną sluoksnį į lustą ir dar vieną ir dar vieną ant jo? Tokią patirtį teikia „Applied Materials“. Ir protinga chemija, kurios reikia norint pašalinti tas silicio plokštelės dalis, kurių nenorite – po šviesos poveikio litografijos procese – taip pat.
Paimkime, pavyzdžiui, pažangiausius pasaulyje loginius lustus. Tai yra pažangiausio kompiuterio centriniai procesoriai, nesvarbu, ar jis yra jūsų telefone, duomenų centre ar transporto priemonėje, ir funkciškai skiriasi nuo lustų, atsakingų už atmintį, arba mažyčių radijo imtuvų, įgalinančių belaidį ryšį.
Tokiam loginiam lustui gali prireikti daugiau, nei 1500 atskirų gamybos etapų, sako Tristanas Holtamas, Applied Materials įmonės strategijos ir plėtros vadovas.
Visi šie veiksmai būtini dėl to, kaip toli šie lustai tęsiasi trečioje dimensijoje, sako Jonesas iš TechInsights. Kiekvienam sluoksniui gali prireikti kelių gamybos etapų – naudojant šviesą raštui įdeginti ant lusto, nusodinti medžiagas atomų storio sluoksniais arba pasirinktinai ėsdinti, pašalinti medžiagas, kurių nenorite.
Pavyzdžiui, viename iš naujausių procesų lustų gamintojai kloja papildomus gryno silicio ir silicio, kuriame yra kitų elementų, pavyzdžiui, germanio, sluoksnius. Visi susidarę atomai, pridedami prie lusto šio proceso metu, turi būti išdėstyti tobuloje kristalinėje gardelėje, kad susidarantys „horizontalūs nanosluoksniai“, kurie sudaro atskirų tranzistorių dalis, veiktų, sako Jonesas. Silicio-germanio dalys turi būti išgraviruotos, nepaliečiant gryno silicio, nepaisant to, kad šios dvi medžiagos yra gana panašios – tai sudėtinga užduotis, kuriai reikia dar daugiau medžiagų mokslo.
Visi šie veiksmai turi būti atliekami visiškai beorėje kameroje. Net ir menkiausi defektai gali reikšti, kad gaminama mikroschema neveiks.
Tuo tarpu visos kitos lustų įmonės – ir visi pavadinimai, kuriuos nuolat girdite, įskaitant „Intel“, „TSMC“ ir „Samsung“ – negali gaminti savo lustų be taikomųjų medžiagų techninės įrangos ir patirties bei kelių kitų įmonių, kurios daugiausia dėmesio skiria medžiagoms.
Lustų gamintojams reikalaujant dar daugiau naujovių, „Applied Materials“ greta esamos Silicio slėnyje stato naują, 4 mlrd. dolerių vertės tyrimų ir plėtros objektą. Viduje jos klientai galės išbandyti naujus lustų gamybos būdus, o toje pačioje vietoje Applied Materials kuria naujausius pažangiausius metodus.
Toks įrenginys yra būtinas, sako Holtam iš Applied Materials, nes ir toliau plėsti ribas to, ką galima padaryti, naudojant silicio pagrindu pagamintas mikroschemas, reiškia naršyti tai, kas mikroschemų gamyboje tapo „protui sunkiai suvokiamo sudėtingumo“ pasauliu.” [1]
1. EXCHANGE --- Keywords: Manipulating Atoms to Make Your Phone Faster --- Technological progress in chip making now requires sorting and stacking materials at a nanoscopic scale. Mims, Christopher. Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y.. 23 Sep 2023: B.2.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą