`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Made in IBM Labs: 10 инноваций, которые потрясли мир

Статья опубликована в №19 (587) от 22 мая

+33
голоса

Компания IBM на днях анонсировала свою очередную разработку в области проектирования полупроводниковых схем. Причем, по мнению многих специалистов, технология, получившая название Airgap, является очередным прорывом в этой области. IBM за последние десять лет представила как минимум 10 инноваций, которые оказали решающее влияние на IТ-индустрию.

Made in IBM Labs 10 инноваций, которые потрясли мир
10 определяющих инноваций за 10 лет: от медных соединений в микросхемах до вакуумной изоляции

Начнем отсчет с 1997 г., когда IBM представила разработку по замене алюминиевых проводников в микросхемах медными. Это позволило сразу же снизить электрическое сопротивление почти на треть и, как результат, повысить производительность чипов на 15%. Сегодня данная технология IBM является фактически отраслевым стандартом.

В дальнейшем ученые IBM продолжили работы в области полупроводниковых технологий. И среди многочисленных инноваций, пришедших из лабораторий IBM за истекшее десятилетие, можно выделить еще девять достижений.

Предложенная в августе 1998 г. технология "кремний на диэлектрике" позволяет эффективно изолировать друг от друга миллионы транзисторов, в результате чего сокращается энергопотребление и повышается производительность чипов. Представители IBM отмечают, что индустрия работала над данным проектом на протяжении 15 лет, и только их компания смогла получить реальные результаты.

В июне 2001 г. из лабораторий Голубого Гиганта выходит технология напряженного кремния, призванная уменьшить электрическое сопротивление и ускорить поток электронов через транзисторы, как результат - повышение производительности и снижение энергопотребления.

Первый в мире двухъядерный процессор также появился в стенах IBM. Чип POWER4 был представлен в октябре 2001 г. как компонент сервера System p (Regatta). Прошло более двух лет, прежде чем конкуренты смогли вывести на рынок свои двухъядерные чипы.

Компания также впервые в мире применила в декабре 2004 г. иммерсионную литографию, благодаря чему были созданы схемные элементы уменьшенного размера.

Еще в 1990-х годах IBM первой использовала кремний-германиевые полупроводники для замены дорогостоящих экзотических материалов, что позволило выпускать более дешевые микросхемы с уменьшенными размерами и увеличенной скоростью работы. Корпорация начала продавать такие чипы и производителям различных беспроводных продуктов, в том числе мобильных телефонов и маршрутизаторов. В прошлом году IBM вновь сообщила о прорыве в этой области, расширив пределы возможного для кремний-германиевых технологий. В июне 2006 г. в содружестве с Технологическим университетом штата Джорджия и при поддержке NASA корпорация продемонстрировала первый кремний-германиевый чип, который при охлаждении почти до абсолютного нуля способен функционировать на тактовой частоте 500 GHz .

И наконец, уже в этом году IBM предложила еще четыре инновационные разработки, которые вновь создали предпосылки для того, чтобы закон Мура выполнялся в ближайшие десять лет. Так, ее исследователи решили одну из самых неприятных проблем, стоящих сегодня перед проектировщиками электронных компонентов, - большими токами утечки транзисторов. На основе новых материалов специалисты IBM разработали чип с высоким значением диэлектрической постоянной металлических затворов (high-k metal gates). Это дало возможность производить продукты с увеличенным быстродействием, уменьшенными размерами и повышенной эффективностью энергопотребления.

Благодаря переходу с памяти типа SRAM на инновационную скоростную память типа eDRAM (которая была объявлена в нынешнем феврале) IBM сможет более чем в три раза увеличить объем встроенной памяти процессорного чипа и существенно повысить его производительность.

В апреле была представлена трехмерная компоновка чипов - технология through-silicon vias (соединения сквозь кремний). Она заменяет горизонтальную компоновку полупроводниковых элементов вертикальной, в результате чего длина критических внутрисхемных соединений сокращается примерно в тысячу раз.

И вот в мае компания IBM анонсировала очередное свое достижение, которое упрочит позиции закона Мура. Речь идет о новой форме изоляции, названной учеными Airgap ("воздушный зазор"), являющейся результатом применения нанотехнологии самосборки к обычному производству микрочипов. Если быть точным, то название "воздушный зазор" не совсем корректно, поскольку в образованных полостях воздух отсутствует - там вакуум. Такие каверны получаются значительно меньших размеров (порядка 20 нм), чем позволяют методы литографии.

Испытания чипов, собранных с использованием этой технологии, показали, что они могут на 35% быстрее передавать сигналы или потреблять на 15% меньше энергии, чем микросхемы, изготовленные традиционными способами.

Для создания триллионов вакуумных полостей, эффективно изолирующих нанометровые провода, плотно упакованные внутри каждого компьютерного чипа, применен повсеместно встречающийся в природе процесс самоорганизации, образующий структуру снежинок, морских раковин и зубной эмали.

Made in IBM Labs 10 инноваций, которые потрясли мир
На поперечном сечении микропроцессора видно пустое пространство между проводниками

Благодаря нанотехнологии "самосборки" между километрами проводников внутри микрочипа формируется безвоздушное пространство, в результате чего снижается нежелательная емкость монтажа, что приводит к повышению производительности и снижению энергопотребления.

Сегодня чипы изготовляются с применением изолированной медной проводки и предусматривают наложение маски для формирования рисунка схемы с помощью засветки и последующего химического удаления (травления) ненужных участков. Вплоть до недавнего времени для борьбы с паразитными емкостями разработчики чипов использовали, в частности, изоляторы с высокой диэлектрической постоянной, но они становились ломкими при уменьшении размеров микросхем, и их изолирующие свойства не могли сравниться с вакуумом.

Новая технология создает полости посредством самосборки, минуя процессы маскирования и травления. Избежать их позволяет специально разработанная смесь компонентов, которая выливается на кремниевую пластину с топологией проводников. Затем пластинка отжигается.

Этот запатентованный процесс обеспечивает условия для сборки с направленным поведением, в результате чего создаются триллионы однородных нанометровых полостей по всей 300-миллиметровой пластине. После их формирования силикатное стекло удаляется, и между проводниками образуется вакуум.

Новая технология может быть внедрена в любое стандартное полупроводниковое производство КМОП без его разрушения или привлечения новых методов.

Предложенный процесс самосборки уже реализован на заводе IBM в Ист-Фишкилле (штат Нью-Йорк), а в 2009 г. его планируется полностью интегрировать со всеми технологическими линиями компании по изготовлению микросхем.

+33
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT