Современные транзисторы

Лекция 7.

НАНОЭЛЕКТРОНИКА

Широкое распространение современных информационных технологий требует непрерывного совершенствования вычислительной техники. Например, развитие сетевых технологий (до 100 млн новых пользователей в мире ежегодно) приводит к значительному росту объема передаваемой и обрабатываемой инфор­мации. До сих пор продолжает выполняться закон Меткалфа - интенсивность использования ресурсов любой сети (в частности, сети Интернет) пропорцио­нальна квадрату числа пользователей, что во многом определяет необходимость дальнейшего развития информационных технологий (ИТ). Нужно отметить и научную важность усовершенствования ИТ: так, вычислительная техника, обладающая большими скоростями обработки и объемом обрабатываемых данных, позволяет значительно расширить круг задач, решаемых методами математического моделирования.

На протяжении последних 40 лет развитие полупроводниковой техники подчи­няется закономерности, сформулированной одним из основателей фирмы Intel Гордоном Муром и впоследствии получившей название закона Мура: плотность транзисторов в интегральных схемах и, соответственно, производительность микропроцессоров удваивается каждые два года. Таким образом, количество элементов в процессоре возрастает экспоненциально. Соответствие развития количества элементов в микропроцессоре закону Мура наглядно показано на рис. 1.

Рис.1

До настоящего времени быстродействие вычислительной техники увеличивалось за счет увеличения плотности размещения транзисторов, т.е. уменьшения их размеров (рис. 2).

Рис. 2.

В настоящее время наибольшее распространение имеют 65- (2005 г.) и 45-нанометровая (2007 г.) технологии изготовления процессоров, где соответствующий размер характеризует минимальный размер элемента маски, используемой в процессе литографии. Обычно этот размер отвечает расстоянию "сток-исток" в транзисторе. Инте­ресно отметить, что уменьшение размеров элементов маски ниже длины волны видимого и УФ-излучения привело к необходимости использования коротковолновых источников излучения, таких, как рентгеновские источники или синхротронное излучение. Сегодня синхротронное излучение нашло свое применение в технологии создания микропроцессоров. В настоящее время созданы прототипы и разрабатываются технологические процессы создания микросхем на основе 10-нм технологии. Достаточно быстрое умень­шение размеров полупроводниковых транзисторов приведет к тому, что через 15 лет (по данным ITRS International Technology Roadmap for Semiconductors) размер транзистора достигнет того предела, что он не сможет работать. Для оценки перспектив развития полупроводниковой вычислительной техники и современной технологии изготовления рассмотрим базовый элемент совре­менной микроэлектроники - транзистор, получаемый методом литографии.

Дата добавления: 2014-01-07