EVERYTHING
Як повідомляє Thequantuminsider, команда дослідників з Grainger College of Engineering University of Illinois під керівництвом професора Qing Cao продемонструвала масштабований спосіб прямого та послідовного складання високопродуктивних кремнієвих схем. Цей прогрес є ключовим етапом на шляху до реалізації повного потенціалу тривимірних чипів, які здатні вивести обчислення за межі традиційних лімітів масштабування.
Перетин фізичних меж обчислень
Протягом понад півстоліття потужність комп'ютерів зростала завдяки зменшенню розмірів транзисторів та їх щільному пакуванню на плоскі чипи. Однак, коли пристрої стають надзвичайно малими, вони починають стикатися з фундаментальними обмеженнями атомних вимірів і квантовими ефектами. Наступний стрибок у технологіях може бути досягнутий шляхом додавання нового виміру — будівництва вгору.
Монолітна тривимірна інтеграція є найбільш ефективним методом, при якому кожен шар будується безпосередньо на попередньому для максимального з'єднання між шарами. Проте це було давнім технічним викликом. Звичайне виробництво високоякісного кремнію та створення високопродуктивних пристроїв зазвичай потребує процесів, що працюють при 1000 градусах Цельсія — температурі, достатній для руйнування металевого дротування.
Низькотемпературний прорив
Для верхніх шарів, окрім першого, температурне обмеження або «тепловий бюджет» суворо встановлено на рівні 400 градусів Цельсія. Команда дослідників з University of Illinois успішно показала, що можливо залишатися в межах цього ліміту, зберігаючи при цьому високу продуктивність пристроїв у кількох рівнях. Їхній новостворений процес використовує однокристалічний кремній — основний напівпровідник, який застосовується в промисловості.
Дослідження продемонструвало три вертикально складені шари з 625 транзисторами в кожному. При цьому вихід пристроїв досяг рівня 98–100%, що свідчить про високий потенціал для промислового застосування, навіть у лабораторних умовах. Як пояснює Associate Professor Qing Cao, «Вертикальна інтеграція вже починає потрапляти в комерційні пристрої, особливо в спеціалізованому AI-обладнанні, але монолітна інтеграція розкриває повну обіцянку 3D-чипів».
Вплив на майбутнє галузі
За словами Qing Cao, вертикальна інтеграція дозволяє досягти тієї ж функціональності при зменшенні просторового охоплення. Це схоже на заміну розгалуженого передмістя багатоповерховим будинкам: функціональність залишається незмінною, але фізичний слід зменшується, а комунікація між шарами стає швидшою та ефективнішою.
Цей прорив є важливим підтвердженням того, що індустрія може продовжувати збільшувати обчислювальну щільність і енергоефективність не лише через зменшення розмірів транзисторів, а й через їхнє вертикальне розташування. Це відкриває шлях для створення наступного покоління високопродуктивних систем.