Зачем смартфонам плазма

НаукаHi-Tech

На короткой волне

Елена Туева

Все мы давно привыкли к смартфонам, и нас совсем не удивляет, что с каждым годом они становятся все меньше и тоньше, выполняя все больше функций и постепенно превращаясь из переговорного устройства в полноценный компьютер. Для создания все более функциональных устройств производителям приходится находить инновационные технологии, и российские компании активно им в этом помогают. Одна из таких компаний — «Троицкий инженерный центр» — ТИЦ (резидент «Сколково»), который выпускает источники ЭУФ-излучения для метрологии, необходимой при производстве микросхем.

Физика без лирики

Но сначала немного физики. Начнем с того, что микросхемы, на которых построена вся современная электроника, «печатаются» из кремния по технологии проекционной литографии. Тот же принцип используется при печати фотографий, вот только в этом случае изображение с пленки проецируется на бумагу с увеличением, а при печати микросхем специальная пластина — маска, где записано изображение микросхемы, с уменьшением проецируется на полупроводниковую пластину из кремния, покрытую фоторезистом (светочувствительный полимерный материал), который потом, как и фотопленку, проявляют.

Всем известный закон Мура гласит, что каждые два года число элементов на микроэлектронных схемах удваивается, а следовательно, их размер должен пропорционально уменьшаться. «В рекламе каждого нового айфона, например, мы видим, что процессор сделан по технологии 20, 15, 10, 7, 5 нанометров (нм) и на следующий год уже запланировано 3 нм,— говорит генеральный директор ТИЦ Евгений Горский.— В чем там техническая проблема? Свет, с помощью которого все это осуществляется, обладает волновой природой, а волны имеют определенную длину. Как только мы пытаемся элемент изображения сделать меньше длины волны источника света, вместо резкого изображения благодаря явлению дифракции получаем размазанное пятно. Следовательно, для уменьшения размеров элементов микросхем нужно уменьшить длину волны источников света. Если до 1990-х годов для производства микросхем использовались ртутные лампы, то в начале 2000-х их сменили эксимерные лазеры с длиной волны 248 нм. Сейчас мировой стандарт для производства микросхем — 193 нм, на этой длине волны работает почти вся современная микроэлектроника. Коммерчески доступных лазеров на длину волны меньше 193 нм пока нет. А микросхемы с элементами в 3–5 нм уже есть. Как такое возможно?»

Для создания более коротковолновых источников, чем 193 нм, ученые обратились к плазме. «Плазма позволяет получить практически любую длину волны, но использование коротковолнового излучения в технике имеет ряд особенностей,— объясняет Горский.— Свет в диапазоне 10–100 нм, называемый экстремальным ультрафиолетом, сокращенно ЭУФ, не проходит через воздух и какие-либо оптические материалы и почти ни от чего не отражается. Создать его можно, но для литографической машины нужна еще оптика, формирующая изображения будущих чипов».

Принцип работы источника ЭУФ-излучения

Поскольку для создания линз на ЭУФ-диапазон подходящих материалов в природе не существует, ученые стали думать, как сделать оптику отражающей. В результате было изобретено многослойное диэлектрическое покрытие, состоящее из десятков слоев молибдена и кремния толщиной по нескольку нанометров каждый. Такие зеркала отражают примерно 80–85% ЭУФ-излучения с длиной волны 13,5 нм, которая сегодня используется в промышленности. Но возникла новая проблема: найти плазменный источник, эффективно создающий излучение на длине волны, которую отражает зеркало. И в начале 2000-х в лаборатории Константина Кошелева в Институте спектроскопии РАН было предложено использовать оловянную плазму, потому что у олова большая группа ионов излучает с достаточно высокой эффективностью именно в том диапазоне, который отражает зеркало из молибдена и кремния. На этой идее российских ученых построено современное производство микросхем, и 5 нм в айфоне последнего поколения получены с использованием олова в источнике излучения. Первые поставки коммерческих чипов на основе ЭУФ-технологий начались в 2019 году.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Криптобудущее Криптобудущее

Жизненный цикл цивилизаций и наступающая эпоха свободы

Популярная механика
Правило нижнего белья Правило нижнего белья

Почему так важно выстраивать личные границы с детства

Лиза
Форт-Нокс — самое недоступное хранилище на Земле Форт-Нокс — самое недоступное хранилище на Земле

Где находится неприкосновенный американский золотой запас

Maxim
Ольга Бузова: «Я всегда на нервах!» Ольга Бузова: «Я всегда на нервах!»

Ольга Бузова о новом альбоме и о том, как замерзла в Африке

Cosmopolitan
Формула «воздух» Формула «воздух»

В 2020 году должны пройти первые гонки летающих автомобилей

Популярная механика
Когда мужчина становится жертвой насилия в семье Когда мужчина становится жертвой насилия в семье

Почему мужья терпят и чаще всего молчат о насилии?

Psychologies
10 быстрых фактов о ленивцах 10 быстрых фактов о ленивцах

Оказывается, ленивцы умеют удивлять!

Maxim
Что такое NVMe SSD: чем он лучше SATA Что такое NVMe SSD: чем он лучше SATA

Чем NVMe SSD лучше SATA?

CHIP
Невеста для покойника и посмертная вечеринка: самые странные похоронные обряды Невеста для покойника и посмертная вечеринка: самые странные похоронные обряды

В некоторых культурах ритуал прощания с человеком выглядит довольно пугающе

Cosmopolitan
Водородный разворот: ближайшее будущее нового топлива Водородный разворот: ближайшее будущее нового топлива

Как устроена водородная энергетика и чем «водоробус» лучше электробуса

Популярная механика
«Конкуренцию за желудок Советский Союз, конечно, проиграл» «Конкуренцию за желудок Советский Союз, конечно, проиграл»

Товарный дефицит сыграл свою роль в падении СССР

Эксперт
Российская адаптация. Что это и для чего нужно? Российская адаптация. Что это и для чего нужно?

Сегодня мы поговорим о региональной адаптации. Что это и зачем нужно?

4x4 Club
Российский физик предложил решение загадки высокотемпературной сверхпроводимости Российский физик предложил решение загадки высокотемпературной сверхпроводимости

Виктор Лахно объяснил необычные свойства новых сверхпроводников

Популярная механика
Игорь Саруханов: Игорь Саруханов:

Интервью с певцом и композитором Игорем Сарухановым

Караван историй
Тироль первого плана Тироль первого плана

Тироль не зря называют сердцем Альп

Men’s Health
Астероиды для «Люси»: зачем NASA запустило зонд в прошлое Солнечной системы Астероиды для «Люси»: зачем NASA запустило зонд в прошлое Солнечной системы

С помощью «Люси» ученые надеются выяснить, как образовалась Земля

Forbes
9 цитат из «Африканского дневника» Николая Гумилева 9 цитат из «Африканского дневника» Николая Гумилева

О третьем африканском путешествии Николая Гумилева через его цитаты

Arzamas
Кредит с сюрпризом Кредит с сюрпризом

Новые уловки финансовых мошенников

Лиза
Jodie Comer Jodie Comer

Джоди Комер в новой картине Ридли Скотта — исторической драме «Последняя дуэль»

Elle
Счастье есть... и пить Счастье есть... и пить

Места гастрономической силы в Крыму и Краснодарском крае

Добрые советы
Археологи обнаружили в могиле таштыкской культуры свидетельства древней эксгумации Археологи обнаружили в могиле таштыкской культуры свидетельства древней эксгумации

Археологи исследуют таштыкские погребальные обряды

N+1
«Ашрам Шамбалы». Часть 3: Как сбежать из секты и устроить свою жизнь после «Ашрам Шамбалы». Часть 3: Как сбежать из секты и устроить свою жизнь после

Как удалось поймать гуру «Ашрам Шамбалы» и почему секта на этом не закончилась

СНОБ
В Баварии нашли останки раннесредневековой модницы и мужчины-воина В Баварии нашли останки раннесредневековой модницы и мужчины-воина

Немецкие археологи раскопали раннесредневековый некрополь

N+1
Открыто соединение, способное «включаться» под действием лазера Открыто соединение, способное «включаться» под действием лазера

Созданный фосфонат позволит точнее и безопаснее воздействовать на организм

Популярная механика
Важная книга: «Клуб убийств по четвергам» Ричарда Османа Важная книга: «Клуб убийств по четвергам» Ричарда Османа

Дебютный роман британского телепродюсера Ричарда Османа

Полка
Секрет — в брокколи Секрет — в брокколи

Ани Тейлор-Джой о триллере «Прошлой ночью в Сохо»

OK!
13 вопросов об открытии Америки 13 вопросов об открытии Америки

Рассказываем все об открытии Америки

Arzamas
В США обнаружили обугленные семена табака возрастом более 12 тысяч лет В США обнаружили обугленные семена табака возрастом более 12 тысяч лет

Археологи обнаружили обугленные семена табака, возраст которых около 12300 лет

N+1
На измене. Почему супруги не хранят верность друг другу На измене. Почему супруги не хранят верность друг другу

70% людей хотя бы один раз изменяли постоянному партнеру

СНОБ
Крупным планом Крупным планом

Роман Васьянов попробовал себя в новом качестве – запечатлел Ирину Старшенбаум

Grazia
Открыть в приложении