| 0 |
|
Нові програми АІ вимагають більш щільних і потужніших комп’ютерних мікросхем. Але напівпровідникові мікросхеми традиційно виготовляються з об’ємних матеріалів, які є коробчатими 3D-структурами, тому укладання кількох шарів транзисторів для створення щільнішої інтеграції дуже складне.
Однак напівпровідникові транзистори, виготовлені з ультратонких 2D-матеріалів, кожен із яких має товщину лише близько трьох атомів, можуть бути складені для створення більш потужних мікросхем. Дослідники МТІ продемонстрували нову технологію, яка може ефективно «вирощувати» шари двовимірних дихалькогенідів перехідних металів (TMD) безпосередньо поверх повністю виготовленого кремнієвого чіпа, щоб забезпечити більш щільну інтеграцію.
Нова технологія також здатна значно скоротити час вирощування цих матеріалів. У той час як попередні підходи вимагали більше одного дня для вирощування одного шару 2D-матеріалів, новий підхід може виростити рівномірний шар матеріалу TMD менш ніж за годину на всіх 8-дюймових пластинах.
Завдяки високій швидкості та високій однорідності нова технологія дозволила дослідникам успішно інтегрувати двовимірний шар матеріалу на набагато більші поверхні, ніж було продемонстровано раніше. Це робить їхній метод більш придатним для використання в комерційних програмах, де ключовими є пластини розміром 8 дюймів або більше.
«Використання 2D-матеріалів є потужним способом збільшення щільності інтегральної схеми. Те, що ми робимо, схоже на будівництво багатоповерхового будинку. Завдяки гетерогенній інтеграції, над якою ми працюємо, у нас є кремній як перший поверх, а потім ми можемо мати багато поверхів із 2D-матеріалів, безпосередньо інтегрованих зверху», — говорить Цзяді Чжу (Jiadi Zhu), аспірант з електротехніки та інформатики та співавтор. статті про цю нову техніку.
Двовимірний матеріал, на якому зосередилися дослідники, дисульфід молібдену, гнучкий, прозорий і демонструє потужні електронні та фотонні властивості, що робить його ідеальним для напівпровідникового транзистора. Він складається з одноатомного шару молібдену, затиснутого між двохатомними шарами сульфіду.
Вирощування тонких плівок дисульфіду молібдену на поверхні з хорошою однорідністю часто досягається за допомогою процесу, відомого як металоорганічне хімічне осадження з парової фази (MOCVD). Гексакарбоніл молібдену та сірка діетилену, дві органічні хімічні сполуки, які містять атоми молібдену та сірки, випаровуються та нагріваються всередині реакційної камери, де вони «розкладаються» на менші молекули. Потім вони з’єднуються за допомогою хімічних реакцій, утворюючи на поверхні ланцюги дисульфіду молібдену.
Але для розкладання цих сполук молібдену та сірки, які відомі як прекурсори, потрібні температури вище 550° С , тоді як кремнієві схеми починають деградувати, коли температура перевищує 400 градусів.
Отже, дослідники спроектували та побудували абсолютно нову піч для процесу металоорганічного хімічного осадження з парової фази.
Піч складається з двох камер, низькотемпературної області спереду, де розміщена кремнієва пластина, і високотемпературної області ззаду. Пароподібний молібден і прекурсори сірки закачуються в піч. Молібден залишається в області низьких температур, де температура підтримується нижче 400° С — достатньо гаряча, щоб розкласти попередник молібдену, але не настільки висока, щоб пошкодити кремнієвий чіп.
Попередник сірки потрапляє в зону високої температури, де розкладається. Потім він повертається в область низьких температур, де відбувається хімічна реакція вирощування дисульфіду молібдену на поверхні пластини.
Окрім отримання більш однорідного шару, їхній метод також був набагато швидшим, ніж інші процеси MOCVD. Вони можуть виростити шар менш ніж за годину, тоді як зазвичай процес зростання MOCVD займає щонайменше цілий день.
«Завдяки скороченню часу вирощування цей процес стає набагато ефективнішим і його можна легше інтегрувати в промислові виробництва. Крім того, це сумісний із кремнієм низькотемпературний процес, який може бути корисним для подальшого просування 2D-матеріалів у напівпровідникову промисловість», — каже Чжу.
Аспірант Цзяді Чжу тримає 8-дюймову КМОП-пластину з тонкою плівкою дисульфіду молібдену. Праворуч зображена піч, розроблена дослідниками, яка дозволила їм «виростити» шар дисульфіду молібдену на пластині за допомогою низькотемпературного процесу, який не пошкодив пластину
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
