Исследователи MIT разработали метод создания транзисторов поверх готовых чипов

Поскольку создание всё более миниатюрных техпроцессов становится всё дороже, инженеры ищут альтернативные способы увеличения количества транзисторов на одном кристалле. Исследовательская группа из MIT, Университета Ватерлоо и Samsung Electronics предложила новый подход: создание дополнительного слоя микроскопических переключателей на уже готовом чипе, размещая их в области межсоединений.

Традиционные КМОП-чипы создаются путём нанесения и травления повторяющихся слоёв различных материалов на пластину из сверхчистого кремния. Нижний слой, который в MIT называют «передним краем» (front end), содержит транзисторы чипа. Однако для их работы требуется подача тока, а также возможность чтения и записи данных в группы транзисторов, образующие логические ячейки и регистры. Эти функции обеспечиваются множеством слоёв металла и изоляторов, так называемым «задним краем» (back end).

Теоретически можно создать более одного слоя транзисторов, но материалы, используемые в стандартном производстве, очень чувствительны к высокой температуре. Тепло, необходимое для создания нового слоя, разрушило бы нижний. Команда учёных решила эту проблему, «перевернув» её с ног на голову.

Исследователи нанесли новый слой транзисторов на «задний край» чипа. Для защиты чувствительного «переднего края» от перегрева они использовали очень тонкий (всего 2 нм) слой аморфного оксида индия для дополнительных транзисторов. Этот материал требует для обработки значительно более низкой температуры. Кроме того, группа обнаружила, что слой сегнетоэлектрического оксида гафния-циркония можно использовать для создания ячеек памяти.

В результате получается чип с более высокой плотностью транзисторов. Однако не стоит слишком радоваться: исследования пока далеки от превращения этой технологии в готовые для массового производства схемы. Тем не менее, все современные архитектуры чипов начинали свой путь именно так.

Ранее уже появлялись сообщения о методах нанесения нескольких слоёв транзисторов друг на друга. Если процессоры будущего смогут объединить этот подход, новую разработку и традиционное чиповое 3D-стэкирование, то пределы плотности транзисторов будут буквально взорваны. Закон Мура, который в последние годы казался под угрозой, благодаря таким работам демонстрирует, что слухи о его смерти сильно преувеличены.

Интересный факт: Закон Мура, сформулированный в 1965 году сооснователем Intel Гордоном Муром, изначально предсказывал удвоение числа транзисторов на микросхеме каждые два года. Несмотря на периодические прогнозы о его скором завершении из-за физических ограничений, индустрия десятилетиями находила инновационные способы, такие как переход на многозадачные ядра, 3D-стэкирование и теперь — новые методы интеграции, чтобы продолжать следовать этой тенденции.