Графеновый изолятор увеличивает быстродействие медных проводников

За прошедшие несколько десятилетий исследователи добились ошеломляющего прогресса в совершенствовании всех компонентов микросхем. Всех за исключением проводов, производительность которых практически не возросла.

Стэнфордский инженер Филип Вонг (H.-S. Philip Wong) полагает, что может изменить сложившееся положение. Команда из шести ученых, возглавляемая им, экспериментально показала, что замена традиционного изолятора медных проводников — нитрида тантала — на графен позволит ускорить обмен данными между транзисторами.

Свои выводы коллектив, включающий двух сотрудников Висконсинского университета в Мэдисоне, представит в докладе на ведущей конференции электронной индустрии, Symposia of VLSI Technology and Circuits в Киото (Япония).

В чипах изолирующий слой проводов играет несколько другую роль, чем в обычной электротехнике. Он препятствует инфильтрации атомов меди в кремниевые транзисторы, что сделало бы их непригодными к работе.

Авторы доклада установили, что самый тонкий слой нитрида тантала, справляющийся с этой задачей, в восемь раз толще функционально эквивалентного слоя графена. А кроме того, графен служит как вспомогательный проводник электронов.

В современных чипах графеновый изолятор способен ускорить прохождение сигналов на 4-17% в зависимости от длины проводника. Но с уменьшением размеров транзисторов и проводников преимущества применения сверхтонкого иипроводящего графенового изолятора будут становиться более явными. Стэнфордские инженеры оценивают, что для двух следующих поколений микросхем выигрыш в скорости достигнет 30%.

По их мнению, перспективы повышения быстродействия должны привлечь к этой технологии повышенное внимание научного сообщества, что поможет в решении остающихся проблем, таких как прямое выращивание графена на проводах, оптимальное в условиях массового производства.

«С графеном уже давно связывают обещания преимуществ для электронной индустрии, и использование его в качестве барьера для меди, возможно, станет первым исполнением этих обещаний», — считает Вонг.