Нанометр

Атомы и клетки

Наномасштабирование обычно охватывает размеры от одного до 100 нанометров, что включает в себя все: от атомного до клеточного. Вирусы варьируются от 50 до 200 нанометров. Средняя толщина клеточной мембраны составляет от 6 до 10 нанометров. Спираль ДНК имеет диаметр около 2 нанометров, а углеродные нанотрубки могут достигать 1 нанометра в диаметре.

Учитывая эти примеры, легко понять, что для высокопроизводительного и точного оборудования (например, сканирующих туннельных микроскопов) требуется взаимодействие с объектами (например, изображение, измерение, модель, манипуляция и изготовление) в наноскопическом масштабе. И есть люди, которые делают это каждый день в таких областях, как:

  • Химия

  • Биология

  • физика

  • Материаловедение

  • инженерия

  • Технология

Существует много примеров современных продуктов, выполненных в нанометровом масштабе. Некоторые лекарства, которые малые, предназначены для доставки лекарств в определенные клетки. Современные синтетические химикаты производятся процессом, который создает молекулы с нанометровой точностью.

Углеродные нанотрубки используются для улучшения тепловых и электрических свойств изделий. А смартфон Samsung Galaxy S8 и планшет Apple iPad Pro (второй ген) обладают процессорами с разрешением 10 нм.

Будущее имеет больше возможностей для научных и технологических применений нанометрового размера. Однако нанометр даже не является самым маленьким измерением! Посмотрите таблицу ниже, чтобы увидеть, как она сравнивается.

Отличия клеточной стенки у грамположительных и грамотрицательных бактерий

Толщина клеточной стенки у грамположительных бактерий больше и доходит до 20-60 нм. Помимо этого, она более однородная, чем у грамотрицательных. У последних содержание муреина в клеточной стенке меньше примерно в 40 раз. Толщина их стенки не более 14-18 нм, она состоит из двух и более слоев и покрыта защитной мембраной из белков, фос­фо­ли­пи­дов и ли­по­по­ли­са­ха­ри­дов.

Большинство грамположительных бактерий получают энер­гию за счёт ды­ха­ния или бро­же­ния и называются хе­мо­ге­те­ро­тро­фы. Эн­дос­по­ры грам­по­ло­жи­тель­ных бак­те­рий имеют особую ульт­ра­струк­ту­ру и ус­той­чи­во­сть к воздействию не­бла­го­при­ят­ных фак­то­ров окружающей сре­ды.

Гра­м­от­ри­ца­тель­ные бак­те­ри­и в основном все фо­то­син­те­зи­рую­щие. К ним относится боль­шин­ст­во хе­мо­ав­то­троф­ных бак­те­рий и многие хе­мо­ге­те­ро­тро­фы.

Нанометр, как единица измерения:

Нанометр (от лат. nanos – «карлик» и др.-греч. μέτρον – «мера», «измеритель») – это дольная единица измерения длины в Международной системе единиц (СИ), равная одной миллиардной части метра (0,000000001 м или 10−9 метра).

Нанометр как единица измерения имеет русское обозначение нм и международное обозначение – nm.

Устаревшее название  нанометра – миллимикрон (10−3 микрона) и соответственно устаревшее обозначение: ммк, mµ или (реже) µµ. В 1879—1967 годах официально использовалось название микрон (мк, µ). Решением XIII Генеральной конференции по мерам и весам (1967/68) данное название – микрон – отменено и вместо него используется микрометр.

Нанометр используется как единица измерения в нанотехнологиях, в технологиях полупроводникового производства и технологиях производства микросхем, а таже для измерения длины волны видимого света и для измерения объектов атомного масштаба (например, размеров молекул). Так, диаметр атома гелия, составляет около 0,06 нм, а длины волн видимого света, воспринимаемого человеком, лежат в диапазоне 380-760 нм (соответственно цвет такого излучения изменяется в диапазоне от фиолетового до красного).

В некоторых случаях нанометр используется для измерения размеров вирусов. Большинство изученных вирусов имеют диаметр в пределах от 20 до 300 нм. Некоторые филовирусы имеют длину до 1400 нм, но их диаметр составляет лишь 80 нм. В 2013 году самым крупным из известных вирусов считался Pandoravirus размерами 1 × 0,5 мкм (1000 нм × 500 нм), однако в 2014 году из многолетней мерзлоты из Сибири был описан Pithovirus, достигающий 1,5 мкм (1500 нм) в длину и 0,5 мкм (500 нм) в диаметре.

Ранее для измерения объектов атомного масштаба, а в некоторых случаях и сейчас,  вместо нанометра использовалась и используется единица измерения – ангстрем. Ангстрем, являясь внесистемной единицей, не входит в число единиц Международной системы единиц (СИ). Однако в Российской Федерации в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 31.10.2009 № 879 (ред. от 15.08.2015) “Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации” (Приложение № 3) ангстрем допущен к использованию без ограничения срока с областью применения физика и оптика.

1 нанометр равен 10 ангстремам. 1 ангстрем равен 0,1 нанометра.

На что влияет техпроцесс

Техпроцесс напрямую сказывается на количестве активных элементов полупроводниковой микросхемы. Чем тоньше техпроцесс – тем больше транзисторов поместится на определенной площади кристалла. В первую очередь это значит увеличение количества продукции из одной заготовки. Во вторую – снижение потребления энергии: чем тоньше транзистор – тем меньше он расходует энергии. Как итог, при равном количестве и структуре размещения транзисторов (а значит, и увеличения производительности) процессор будет меньше расходовать энергию.

Минусом перехода на тонкий техпроцесс является удорожание оборудования. Новые промышленные агрегаты позволяют делать процессоры лучше и дешевле, но сами набирают в цене. Как следствие, лишь крупные корпорации могут вкладывать миллиарды долларов в новое оборудование. Даже такие известные компании, как AMD, Nvidia, Mediatek, Qualcomm или Apple самостоятельно процессоров не делают, доверяя это задание гигантам вроде TSMC.

Что дает уменьшение техпроцесса

При уменьшении технологического процесса производитель получает возможность поднять быстродействие, сохранив прежние размеры чипа. К примеру, переход с 32 нм на 22 нм позволил вдвое увеличить плотность транзисторов. Как следствие, на том же кристалле, что раньше, стало возможным размещение не 4, а уже 8 ядер процессора.

Для пользователей главное преимущество заключается в снижении энергопотребления. Чипы на более тонком техпроцессе требуют меньше энергии, выделяют меньше тепла. Благодаря этому можно упростить систему питания, уменьшить кулер, меньше внимания уделить обдуву компонентов.

Схематический прогноз изменения техпроцесса в будущем

Техпроцесс процессоров на смартфонах

Смартфоны требовательны к аппаратным ресурсам и быстро расходуют заряд аккумулятора. Поэтому, для замедления расхода разряда, разработчики процессоров для мобильных устройств стараются внедрять в производство самые новые техпроцессы. К примеру, некогда популярные двухъядерники MediaTek MT6577 производились по техпроцессу 40 нм, а Qualcomm Snapdragon 200 ранних серий изготавливались по 45-нанометровой технологии.

В 2013-2015 годах основным техпроцессом для чипов, используемых в смартфонах, стал 28 нм. MediaTek (вплоть до Helio X10 включительно), Qualcomm Snapdragon серий S4, 400, а также модели 600, 602, 610, 615, 616 и 617 – это все 28 нм. Он же использовался и при изготовлении Snapdragon 650, 652, 800, 801, 805. «Горячий» Snapdragon 810, что интересно, был выполнен по более тонкому техпроцессу 20 нм, но это ему не сильно помогло.

Apple в своем A7 (iPhone 5S) тоже обходилась 20-нанометровой технологией. В Apple A8 для шестого Айфона применили 20 нм, а в модели A9 (для 6s и SE) уже используется новый 16 нм технологический процесс. В 2013-2014 годах Intel делали свои Atom Z3xxx по 22-нанометровой технологии. С 2015 года в производство запустили чипы с 14 нм.

Следующим шагом в развитии процессоров для смартфонов является повсеместное освоение техпроцессов 14 и 16 нм, а дальше стоит ожидать 10 нм. Первыми экземплярами на нем могут стать Qualcomm Snapdragon 825, 828 и 830.

БИОЛОГИЯ Том 1 — руководство по общей биологии — 2004

5.5. Единицы измерения

Прежде чем перейти к рассмотрению отдельных структур клетки, полезно вспомнить, что клетки чрезвычайно малы, и перечислить те единицы измерения, которыми мы будем пользоваться при их описании. Наиболее часто употребляемые для этой цели единицы измерения сведены в табл. 5.2. На рис. 5.3 изображены бактерии на кончике булавки, диаметр которого составляет около 100 мкм (мкм — буквенное обозначение микрометра). Нижний предел того, что еще в состоянии различить невооруженный глаз человека, — 50—100 мкм. Самый тонкий волос на теле человека имеет диаметр около 30 мкм. Размер эукариотических клеток очень сильно колеблется (самые крупные клетки водорослей достигают в диаметре 50 мм!), но в среднем диаметр животных клеток равен приблизительно 20, а растительных — 40 мкм. Средний диаметр митохондрий и бактерий равен 1 мкм (это полезно запомнить как удобную меру для сравнения). Мельчайшие клеточные органеллы рибосомы — имеют в диаметре около 20 нм. Диаметр нити ДНК равен 2 нм, а самого маленького атома (атома водорода) — 0,04 нм.

Таблица 5.2. Единицы измерения, используемые в биологии клетки

Единица

Буквенное обозначение

Доля метра

Миллиметр

мм

одна тысячная, 10-3 м

Микрометр

мкм1

одна миллионная, 10-6 м

или: одна тысячная миллиметра

Нанометр

нм

одна миллиардная, 10-9 м

или: одна тысячная микрометра

1 Обозначается также μm (μ — греч. буква «мю»).

Метр (буквенное обозначение «м») по международному соглашению является основной единицей длины.

Рис. 5.3. Микрофотография бактериальных клеток на кончике булавки, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа.

ПредыдущаяСледующая

Что такое «7 нм техпроцесс»?

Если говорить очень упрощённо, то процессор — это миллиарды крошечных транзисторов и электрических затворов, которые включаются и выключаются при выполнении операций. «7 нм» — это размер этих транзисторов в нанометрах. Для понимания масштабов стоит напомнить, что в одном миллиметре миллион нанометров, а человеческий волос толщиной 80000 — 110000 нанометров. Транзистором, напомню, называют радиоэлектронный компонент из полупроводника (материал, у которого удельная проводимость меняется от воздействия температуры, различных излучений и прочего), который от небольшого входного сигнала управляет значительным током в выходной цепи. Он используется для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. Сейчас транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных компонентов и интегральных микросхем. Размер транзистора полезно знать специалистам для оценки производительности конкретного процессора, ведь чем меньше транзистор, тем меньше требуется энергии для его работы.

Процессор A7, стоявший в iPhone 5S, производился по 28-нанометровому техпроцессу

При производстве полупроводниковых интегральных микросхем применяется фотолитография (нанесение материала на поверхности микросхемы при участии света) и литография (нанесение материала с помощью потока электронов, излучаемого катодом вакуумной трубки). Разрешающая способность в микрометрах и нанометрах оборудования для изготовления интегральных микросхем (так называемые «проектные нормы») и определяет размер транзистора, а с ним и название применяемого конкретного технологического процесса.

Функционирование[править | править код]

Поверхность покрытия наночастиц имеет решающее значение для определения их свойств. В частности, поверхностью покрытия можно регулировать стабильность, растворимость и адресность. Покрытие, которое является многовалентным или полимерным дает высокую стабильность. Функциональность наноматериала на основе катализаторов может быть использована для катализа многих известных органических реакций.

Поверхность покрытия для биологических примененийправить | править код

Основная статья:

Для биологических применений, поверхность покрытия наночастиц биомолекулами должна быть полярной, чтобы дать высокой водной растворимостью и предотвращения агрегации наночастиц. В сыворотке или на поверхности клеток высоко-нагруженных покрытий стимулирования происходят в режиме не специфического связывания, в то время как полиэтиленгликоль, связанных терминал гидроксил или метоксил-группы отталкиваются в виде не специфических взаимодействий. Наночастицы могут быть связаны с биологическими молекулами, которые могут выступать в качестве адреса тегов, чтобы направить наночастицы определенных сайтов в теле специфических органелл внутри клетки или следовать в частности за движением индивидуального белка или молекулы ДНК в живых клетках. Общим адресом-теги являются моноклональные антитела, аптамеры, стрептавидинов или пептидов. Эти таргетинги агентов в идеале должны быть ковалентно связаны с наночастицей и должны присутствовать в контролируемом количестве в наночастице. Многовалентных наночастиц, несущих несколько групп таргетингов, может кластеров рецепторов, которые активируют клеточные сигнальные пути дают более сильный «якорь» (зацепка). Моновалентные наночастицы, несущие один сайт связывания избегают кластеризации и поэтому предпочтительны для отслеживания поведения отдельных белков.

Красные кровяные клетки покрытий могут помочь наночастице уклониться от иммунной системы.

Основная статья:

Совокупное действие физических эффектов

  • резкий рост туннельного тока утечки из стока в базу;
  • повышение риска получить лавинный пробой перехода;
  • увеличение порога напряжения для индуцирования канала, с риском получить пробой подзатворного диэлектрика.

концентрация примеси в базе фиксируется на уровне 1018-1019минимальной ширины базы для кремниевых МОП-транзисторов в районе 25 нмМикрофотография транзисторов, выполненных по 90 нм и 32 нм техпроцессу. Увеличение и маштаб идентичны. Источникooops!а22

Влияние токов утечки

Но!пожрал проклятый долгоносикРаньше приоритетом было уменьшение размеров транзисторов, сейчас — сокращение утечек.

О методах борьбы с утечками

Смена материала подзатворного окисла

Кратко о High-k диэлектрикахОдним из путей улучшения параметров транзисторов было снижение толщины подзатворного диэлектрика. Причин много. Углублять в физику не буду, ее и так уже перебор. Вкратце скажу, что есть такой параметр, как емкость затвора. Система затвор – диэлектрик – кремний напоминает знакомую по курсу школьной физики модель плоского конденсатора.
Основной параметр конденсатора — емкость. Это способность одной обкладки менять электрическое состояние на второй без прямого электрического контакта. В отличии от паразитных емкостей, емкость затвора вещь полезная. Она характеризует способность затвора быстро индуцировать канал и собирать как можно больше носителей заряда в приповерхностном слое. Это минимизирует электрическое сопротивление канала и падение напряжений. Емкость определяется формулой:
S – площадь обкладок,
d – расстояние между ними,
ԑ – диэлектрическая проницаемость материала между обкладками, для вакуума 1, воздуха практически 1,
ԑ – размерная константа.
По мере сокращения размеров, уменьшалась эффективная площадь затвора. Чтобы ее компенсировать, уменьшали толщину подзатворного окисла. В итоге пришли к толщине в 1,2 нм (sic!). Это 6 (!!!) атомарных слоев. При этом получили приличный туннельный ток утечки из затвора в кремний. Следующим шагом было сокращение толщины до 5 атомарных слоев, т.е. до 1 нм, с ростом туннельного тока в 10 (!!!) раз (при таких размерах вероятность туннелирования увеличивается в 10 раз при приближении на 0,2 нм). Такие токи утечки ставили крест на стабильной работе микросхемы.
Поэтому использовали третий компонент уравнения – диэлектрическая проницаемость подзатворного диэлектрика. Пришлось отказаться от верно отслужившего окисла кремния в пользу материалов с большей диэлектрической проницаемостью — High-k диэлектриков. Обычно это окисел гафния HfO2 или окисел тантала Ta2O5. Диэлектрическая проницаемость кремния 3.9, у High-k диэлектриков 25-30. Чтобы обеспечить ту же емкость и то же распределение напряженностей в базе, можно использовать слой диэлектрика намного толще, из-за чего туннельные токи из затвора снижаются на порядки.

UPD:a5b

Многослойный пирог металлизацииUPD:как верно заметилF376о

Устойчивые свойства муреина в биологии

Оболочка из пептидогликана выполняет защитную функцию для бактерий. Логично, что чем крепче оболочка, тем лучше защищена бактерия. Однако, при этом муреин выполняет роль трансфера веществ снаружи и обратно, что указывает на его избирательную способность, из-за которой не только крупные молекулы не могут преодолеть ячеистую сеть. Хорошим примером здесь будет служить избирательная способность к антибиотическим объектам. Этот механизм может заключаться в мутации в гене транспептидазы синтез β-лактамаз (расщепляют β-лактамное кольцо антибиотика), мутации, изменяющей проницаемость мембраны для D-циклосерина.

Нанотехнология — причина популярности нанометра

Под нанотехнологией понимают междисциплинарную современную науку, занимающуюся исследованием и изготовлением материалов, структурные единицы которых имеют масштабы от 1 до 100 нм. Термин «нанотехнология» впервые был предложен японским ученым Норио Танигучи в 1974 году.

Отмеченные масштабы, с которыми работают нанотехнологи, выбраны не случайно. Величина 1 нанометр — это на 1 порядок больше размера атома (самый маленький атом водорода где-то в 10 раз меньше нанометра). Верхнее же значение (100 нм) — это приблизительный предел, больше которого вещество начинает демонстрировать обычные физические свойства.

Немного подробнее остановимся на верхней границе нанообъектов (100 нм). Когда элементы системы имеют средний размер меньше отмеченного значения, то они начинают проявлять квантовые свойства, что заметно сказывается на поведении всего объемного материала. Это ключевой момент, который необходимо понимать, то есть нанотехнология — это не просто исследования нанометрового масштаба, это наука, которая изучает совершенно иные, новые, ранее не известные свойства материи. Например, наночастицы золота могут магнититься.

Нанотехнология представляет собой большое количество современных узких направлений в науке: это исследование полупроводников, металлических наноструктур, свойств поверхностей, молекулярная биология, медицина и другие.

Какие бывают техпроцессы?

Ранние техпроцессы, до стандартизации NTRS (National Technology Roadmap for Semiconductors) и ITRS, обозначались «ХХ мкм» (мкм — микрометр), где ХХ обозначало техническое разрешение литографического оборудования. В 1970-х существовало несколько техпроцессов, в частности 10, 8, 6, 4, 3, 2 мкм. В среднем, каждые три года происходило уменьшение шага с коэффициентом 0,7.

За сорок лет развития технологий разрешение оборудования достигло значений в десятках нанометров: 32 нм, 28 нм, 22 нм, 20 нм, 16 нм, 14 нм. Если говорить про iPhone, то в пока ещё актуальном iPhone 8 используется процессор А11 Bionic, изготовленный по 10-нанометровому техпроцессу. Серийный выпуск продукции по нему начался в 2016 году тайваньской компанией TSMC, которая изготавливает процессоры и для iPhone 11.

TSMC — тайваньская компания по производству микроэлектроники, поставляющая Apple процессоры

16 апреля 2019 года компания TSMC анонсировала освоение 6-нанометрового технологического процесса, что позволяет повысить плотность упаковки элементов микросхем на 18%. Данный техпроцесс является более дешевой альтернативой 5-нанометровому техпроцессу, также позволяет легко масштабировать изделия, разработанные для 7 нм.

В первой половине 2019 года всё та же компания TSMC начала опытное производство чипов по 5-нм техпроцессу. Переход на эту технологию позволяет повысить плотность упаковки электронных компонентов по сравнению с 7-нанометровым техпроцессом на 80% и повысить быстродействие на 15%. Ожидается, что IPhone 2020 года получит процессор, созданный по новому техпроцессу, а не на втором поколении 7-нанометрового техпроцесса.

В начале 2018 года исследовательский центр imec в Бельгии и компания Cadence Design Systems создали технологию и выпустили первые пробные образцы микропроцессоров по технологии 3 нм. Судя по обычным темпах внедрения новых техпроцессов в серийное производство, ждать процессоров, изготовленных по 3-нанометровому техпроцессу, стоит не раньше 2023 года. Хотя Samsung уже к 2021 году намерена начать производство 3-нанометровой продукции с использованием технологии GAAFET, разработанной компанией IBM.

Так почему же эти новые процессы так важны?

Закон Мура, старое наблюдение о том, что количество транзисторов на микросхеме удваивается каждый год, а затраты сокращаются вдвое, сохраняется долгое время, но в последнее время замедляется. Ещё в конце 90-х — начале 2000-х годов размер транзисторов уменьшался вдвое каждые два года, что приводило к массовым улучшениям по регулярному графику. Но дальнейшее сокращение стало более сложным, и мы не видели сокращения транзисторов от Intel с 2014 года. Эти новые процессы — первые серьёзные сокращения за долгое время, особенно со стороны Intel, и представляют собой краткое возрождение закона Мура.

Из-за отставания Intel даже мобильные устройства имели шанс наверстать упущенное: чип Apple A12X производился по 7-нм техпроцессу TSMC, а у Samsung — собственный 10-нм техпроцесс. А с появлением следующих процессоров AMD на 7-нм техпроцессе TSMC это даёт им шанс обогнать Intel по производительности и создать здоровую конкуренцию монополисту Intel на рынке — по крайней мере, до тех пор, пока 10-нм чипы Intel «Sunny Cove» не появятся на прилавках.

Что на самом деле означает «нм»

ЦП изготавливаются с помощью фотолитографии, когда изображение ЦП вытравливается на кусок кремния. Точный метод того, как это делается, обычно называется технологическим узлом и измеряется тем, насколько маленькими транзисторы может делать производитель.

Поскольку меньшие транзисторы более энергоэффективны, они могут выполнять больше вычислений, не перегреваясь, что обычно является ограничивающим фактором для производительности процессора. Это также позволяет использовать кристаллы меньшего размера, что снижает затраты и может увеличить плотность при тех же размерах, а это означает больше ядер на кристалл. 7 нм фактически вдвое плотнее, чем предыдущий 14-нм узел, что позволяет таким компаниям, как AMD, выпускать 64-ядерные серверные чипы, что является значительным улучшением по сравнению с их предыдущими 32 ядрами (и 28 ядрами Intel).

Однако важно отметить, что, хотя Intel все ещё использует 14-нм узел, а AMD собирается в ближайшее время выпустить свои 7-нм процессоры, это не означает, что AMD будет в два раза быстрее. Производительность не соответствует размеру транзистора, и в таких малых масштабах эти числа уже не так точны

То, как каждое предприятие по производству полупроводников измеряет, может варьироваться от одного к другому, поэтому лучше воспринимать их скорее как маркетинговые термины, используемые для сегментации продуктов, чем точные измерения мощности или размера. Например, ожидается, что будущий 10-нм узел Intel будет конкурировать с 7-нм узлом TSMC, несмотря на то, что цифры не совпадают.

Определение[править | править код]

IUPAC определение
* Частицы любой формы в диапазоне 1 × 10-9 — 1 × 10-7м.
Примечание 1:* Изменено, из определения наночастиц и nanogel в .
Примечание 2:* На основе 100-нм пределом является тот факт, что история свойства:* Что бы отличать частицы от основной массы «материала», и как правило развивается в направлении критической,* Длина с масштабом — менее 100 нм.
Примечание 3:* Потому, что идут другие явления, как прозрачность или мутность, ультрафильтрации.* Иногда считается устойчивая дисперсия и др. для расширения верхнего предела.* Использование приставки «нано» принимается на размер меньше, чем 500 нм.* Ссылка на определение указана.
Примечание 4:* Трубы и волокна только с двумя размерами менее 100 нм, также для наночастиц.

Причина определения наночастиц с синонимамии ультрадисперсных частиц та, что, в течение 1970-80-х, когда проводились первые тщательные фундаментальные исследования с «наночастицами» в США (по Гранквист и Buhrman) и в Японии (в пределах ЭРАТО проекта), их называли «ультрадисперсными частицами» (UFP). Однако, в 1990-е годы перед Национальной Нанотехнологической инициативой, которая был запущена в США, новое имя, «наночастица,» стало модной (см., например ту же «старшую» авторскую бумагу 20 лет спустя, когда обращаясь к той же проблеме, было логнормальным распределением размеров ). Наночастицы могут или не могут быть экспонатами, связанные с размерными свойствами, которые значительно отличаются от тех, что наблюдались в тонких частицах или сыпучих материалах. Хотя размеры самой молекулы попадают в вышеуказанные структуры, отдельные молекулы, как правило, не называют наночастицами.

Нанокластеры имеют как минимум одно измерение между 1 и 10 нм и узким распределением по размерам. Нанопорошки являются агломераты из ультратонких частиц, наночастиц, или нанокластеров. Нанометровым размером монокристаллов, или одного домена ультрадисперсных частиц, часто называют нанокристаллами.

Где применяются процессоры

Нас окружают гаджеты! Они повсюду и уже не просто окружили нас, а буквально взяли в заложники — мы без них не можем. В каждом из них есть процессор. Иногда все ограничивается только им и другие чипы уже выполнены с ним ”в одном флаконе”. Иногда отдельно вынесены такие элементы, как видеокарта или что-то в этом духе, но любой вычислительный элемент состоит их огромного количества транзисторов.

Когда выходит новый смартфон, компьютер, ноутбук или что-то в этом духе, производитель указывает загадочные нанометры, количество которых с каждым годом уменьшается и это считается хорошим знаком и признаком технологичности. Наверное, это единственный показатель, уменьшение которого является хорошим.

Эти самые нанометры называют технологическим процессом или сокращенно техпроцессом. Что же это такое?

Так что же ограничивает размера техпроцесса?

  • Аппаратно-технологическая. Связана с разрешением аппаратуры.
  • Физика техпроцессов. Определяется физическими ограничениями конкретного техпроцесса, который можно обойти сменой технологии или материалов.
  • Физические. Это ограничения, которые обойти нельзя, но можно минимизировать их влияние.
  • Предельные физические.

EUV-литография

EUV-литографияsic!В чем причина такого неприятия?неooops!Так выглядит EUV-сканер от ASMLРезультаты моделирования Монте-Карло путешествия электрона в кремнии с энергией в 20 и 5 эВ. Источник

Есть и другие способы борьбы с дифракцией…

Коррекция оптической близости.Использование фазосдвигающих масок.интерференцииВнеосевое освещение.Многократное экспонирование.Фото первого слоя металлизации для 24 нм технологии. Слева создано 193 нм литографией, справа экспериментальной 13,5 нм (EUV). Как видим, от прежних четких прямоугольных форм остались только воспоминания. Тем не менее работает.во второй частиблог

Что такое техпроцесс

Практически все современные чипы состоят из кристаллов кремния, которые обрабатываются методом литографии, с целью формирования отдельных транзисторов. Транзистор – ключевой элемент любой интегральной микросхемы. В зависимости от состояния электрического поля, он может передавать значение, эквивалентное логической единице (пропускает ток) или нулю (выступает изолятором). В чипах памяти с помощью комбинаций нулей и единиц (положений транзистора) записываются данные, а в процессорах – при переключении производятся вычисления.

В 14-нм технологии (по сравнению с 22-нм) сокращено количество барьеров, увеличена их высота, уменьшено расстояние между диэлектрическими ребрами

Технологический процесс – это процедура и порядок изготовления какой-либо продукции. В электронной промышленности, в общепринятом значении, это величина, которая указывает на разрешающую способность оборудования, применяемого при производстве чипов. От нее также напрямую зависит размер функциональных элементов, получаемых после обработки кремния (то есть, транзисторов). Чем чувствительнее и точнее оборудование используется для обработки кристаллов под заготовки процессоров – тем тоньше будет техпроцесс.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий