На ежегодном симпозиуме по Технологиям VLSI, прошедшем в Гонолулу ученые корпорации IBM представили свою новую разработку – миниатюрную электронную схему на основе кремниевых нанопроводников толщиной 3 нанометра.

Как сообщает российский портал ДейлиТехИнфо со ссылкой на англоязычный источник spectrum.ieee. org, изготовленная коллективом ученых из Исследовательского центра IBM Томаса Дж. Уотсона электронная схема представляет собой кольцевой тактовый генератор, построенный на базе полевых транзисторов (Field-Effect Transistors, FET). Транзисторы, в свою очередь, соединены кремниевыми нанопроводниками толщиной в 3 нанометра. В общей сложности схема состоит из 25 инверторов, составленных из транзисторов, имеющих как прямую, так и обратную проводимость.

Во время испытаний схема показала высокое быстродействие, задержка распространения сигнала в пределах одного инвертора составляла всего 10 пикосекунд. Такого результата удалось достичь благодаря использованию в схеме полевых транзисторов оригинальной конфигурации, имеющих меньшую длину проводящего канала, чем у традиционных транзисторов. Такое сокращение длины канала позволит в будущем сделать кремниевые полупроводниковые схемы еще меньших, чем сейчас размеров.

Как пишут исследователи, за счет уменьшения длины каналов для устойчивой работы таких транзисторов требуется меньшая толщина диэлектрического слоя, разделяющего затвор и проводящий канал. Но меньшая толщина диэлектрика влечет за собой увеличение величины токов утечек, которые могут достигнуть значения, при котором транзистор, один раз включившись, уже не сможет больше выключиться, то есть будет неработоспособен. Чтобы решить проблему ученые увеличили площадь затвора, электрод обернули вокруг цилиндрической структуры проводящего канала. При этом толщина диэлектрического слоя осталась неизменной.

Использование полевых транзисторов нового типа помогло ученым решить еще одну проблему. Дело в том, что при обычном технологическом процессе изготовления полупроводников, приближаясь к пределу 20–22 нанометров, соблюсти точную концентрацию добавок к кремнию проблематично. Неверная дозировка кремния приводит к тому, что транзисторы имеют разные динамические характеристики. В транзисторах нового типа за счет дополнительной площади управляющего электрода необходимость в добавках к кремнию совершенно отпадает, так же как отпадает и вышеуказанная проблема.

Кроме того, к преимуществам новых полевых транзисторов можно добавить еще и то, что изготовление электронных схем по новой технологии может производиться на оборудовании для производства обычных полупроводниковых схем CMOS (complementary metal-oxide semiconductor).

Как заявила компания IBM, микросхемы на основе новых транзисторов и изготовленные по новой технологии могут появиться через несколько лет.