Новости

Несмотря на регулярные успехи в сфере нанотехнологий и материаловедения, закон Мура – идея о том, что количество транзисторов на микросхеме удваивается каждые 18-24 месяца – уже несколько лет довлеет над инженерами, уменьшающими современные микросхемы настолько, насколько позволяют сами материалы.

Аспирант Университата Райса показал, что хорошо известный изолятор – оксид кремния – уже в ближайшем будущем может стать миниатюрным цифровым переключателем.

Микросхема из оксида кремния. Изображение Jun Yao/Rice University

В прошлом году ученые этого университета провели эксперимент, в котором электрический ток многократно прерывал и вновь восстанавливал контакт между графитовыми полосками размером 10 нанометров, создавая фрагменты надежной, но очень небольшой по объему памяти. На тот момент было неясно, почему графит так хорошо сработал. Аспирант Юн Яо нашел ответ на этот вопрос: оказалось, дело вовсе не в графите.

Используя изолятор оксид кремния как прослойку в полупроводниковом сэндвиче, Яо выяснил, что электроды удаляют кислород из оксида кремния, оставляя цепочку наноразмерных кремниевых кристаллов. Кристальная цепочка может многократно устанавливать или разрушать связь, в зависимости от электрического заряда, проходящего через нее. Таким образом получается выключатель, который всегда находится в состоянии включен/выключен.

Размеры переключателя - всего пять нанометров (что равно пяти миллиардной доле метра). Графитовые переключатели, которые произвели такое впечатление в прошлом году, были в два раза больше, а обычная электроника не может даже мечтать о переключателях такого малого размера. Теоретический предел флэш-памяти – 20 нанометров. Двигаясь по традиционному пути, когда-нибудь можно достичь и 10 нанометров, но это будет очень дорогой способ. В данном случае, оксид кремния уже используется в производстве микросхем, поэтому существует вполне реальная возможность объединить новую технологию и уже существующую.

В отличие от флэш-памяти, микросхемам из оксида кремния не нужно удерживать заряд, они прекрасно подходят для встраивания в трехмерные структуры, что позволит установить больше переключателей, а микросхема получит больше памяти на каждый нанометр площади. Одна технологическая компания из Остина в сотрудничестве с Яо и его коллегами из Райсовского университета уже тестирует образец памяти, содержащей 1000 отдельных ячеек. Если на пути технологии не возникнет серьезных препятствий, однопроцессорные микросхемы с памятью, сопоставимой с сегодняшними высокоемкостными дисками, могут появиться уже в течение пяти лет.