Intel и IBM объявили о том, что они будут использовать совершенно новые материалы для того чтобы сделать более быстрые и миниатюрные транзисторы для следующего поколения микросхем.
Обычные изготавливаемые из кремния транзисторы представляют собой простые переключатели, которые дают в качестве электронных данных нуль или единицу. Чем выше скорость переключения – тем выше эффективность микросхемы. Создание более миниатюрных, дешевых, быстрых транзисторов с минимальными энергозатратами помогало промышленности следовать предсказанию соучредителя компании Intel Гордона Мура о том, что количество транзисторов в микросхемах будет удваиваться примерно каждые два года.
Микропроцессоры сейчас состоят из миллионов транзисторов, соединенных вместе специальным образом медными проводами. Но использование текущих кремниевых технологий больше не дает возможности выполнять «Закон Мура».
В транзисторах ток протекает между двумя пунктами назначения, называемыми «исток» и «сток». Протекающий ток контролируется напряжением на третьем контакте – «затворе» (см. рисунок). Для эффективного переключения транзистора «затвор» должен быть изолирован от «истока» и «стока» тонкой прослойкой оксида кремния, являющегося, как известно, диэлектриком. С уменьшением размера транзистора прослойка из оксида кремния уменьшилась практически до нескольких атомных слоев. Это позволяет электронам туннелировать через изолирующий слой, что приводит к протеканию тока через диэлектрик, следствием чего является нагрев и плохая работа микросхем.
Производители микросхем попытались заменить изолятор материалом со значительно большей диэлектрической константой, чем у оксида кремния – оксидом гафния. Исследователи научились наносить очень тонкую пленку оксида гафния и смешивать его с оксидом или нитридом кремния на молекулярном уровне, для того чтобы улучшить изолирующие свойства. Однако нанесение проводящего кремния поверх оксида гафния проблематично. Для этого требуется высокая температура, что приводит к повреждению изолирующего слоя и, как следствие, к значительному уменьшению скорости переключения, которая становится сравнимой со скоростью переключения стандартных кремниевых транзисторов.
Объединив усилия, Intel и IBM разработали новый материал затвора, который можно нанести на диэлектрик при более мягких условиях. Материал включает в себя нитриды титана и гафния, рутений, вольфрам, оксид рутения и ряд силицидов металлов.
Гордон Мур считает, что использование новых материалов приведет к самым большим изменениям в технологии производства транзисторов со времени разработки транзисторов с поликремневым затвором в 60-х годах прошлого века.
Новая технология позволит изготовить микросхемы, в которых характеристическая величина, равная половине расстояния между каждым элементом памяти составит 45 нм. В современных устройствах эта величина составляет 65 нм. Intel рассчитывает, что производство новых микросхем начнется в этом году.