Китайские ученые изготовили 12-дюймовые подложки из нового материала, настолько тонкого, что он придает подложкам превосходные полупроводящие свойства. Хотя прежде чем технология станет пригодна для массового производства, ученым надо будет решить проблемы увеличения размеров подложки и серийного выпуска, этот прорыв позволит повысить эффективность традиционных кремниевых микрочипов.

Команда ученых из Пекинского университета, Китайского народного университета и Академии наук Китая разработала технологию производства нового, двухмерного материала для подложки микрочипов и испытала его в лаборатории, сообщает South China Morning Post.

В производстве полупроводников традиционно используется кремний, однако становится все сложнее уменьшать их размер в соответствии с законом Мура.

«Когда кремниевые транзисторы становятся тоньше, их контроль напряжения ухудшается. Ток сохраняется, даже когда устройство не работает. Это повышает расход энергии и выработку тепла», — сказал профессор Лю Кайхуэй, руководитель проекта.

Двухмерный материал состоит из кристаллических тел с одним или несколькими слоями атомов и обладает уникальными физическими свойствами, которые позволяют решить эту проблему.

«Транзистор, изготовленный из одного слоя сульфида молибдена, типичного двухмерного материала толщиной примерно один нанометр, во много раз превосходит кремниевый такой же толщины», — сказал Лю в интервью.

По его словам, определенные 2D-материалы могут продлить действие закона Мура.

На каждом уровне двухмерные материалы могут действовать раздельно, что позволяет размещать их слоями, как графен или дихалькогениды переходных металлов. Однако производство однородных и производительных 2D-материалов — сложный процесс, над которым бьются ученые всего мира. И основная проблема в изготовлении подложек. Около 60% рынка микрочипов зависит от 12-дюймовых подложек, круглых пластин диаметром около 30 см, создание которых требует большого мастерства.

Обычно их выращивают методом осаждения, который прекрасно работает для крошечных подложек, но с увеличением размера падает качество. Новый подход обеспечивает однородность больших пластин. Технология позволяет выпускать качественные подложки любого размера, но 12-дюймовые — наиболее востребованные сейчас.

Решив проблему размера, ученые создали стратегию серийного производства. Предложенная технология выращивания была разбита на модули и собрана по слоям, как процесс строительства небоскреба. Такой метод позволяет выращивать слои двухмерных материалов одновременно, что беспрецедентно повышает эффективность и снижает расходы. Прототип оборудования, испытанного в лаборатории, производит 10 000 штук подложек в год.

Следующий этап — превращение подложек в микрочипы — потребует тщательного проектирования и точных процессов фотолиторгафии и осаждения. Однако Лю и его команда уверены в том, что новый материал станет играть важную роль в полупроводниковой промышленности КНР.