Исследователи из Университета Миссури нашли способ делать компьютерные чипы быстрее и точнее. Обычно при создании чипов используется метод осаждения атомных слоев. Он позволяет наносить сверхтонкие пленки материала, но, к сожалению, покрывает сразу всю поверхность, даже те участки, которые должны оставаться чистыми. Это похоже на покраску всего дома за раз, когда краска попадает и на окна, которые нужно было беречь. Такая проблема критична для современных чипов, внутри которых — миллиарды микроскопических транзисторов. Эти крошечные переключатели управляют потоком электричества в наших смартфонах, ноутбуках и других устройствах.

Чтобы решить эту задачу, команда из Миссури разработала новый метод — УФ-активированное осаждение атомных слоев. В нем ультрафиолетовый свет точно определяет, куда именно нанести тонкий слой материала, обычно оксида металла. Эти покрытия направляют электрический ток внутри каждого транзистора, повышая общую эффективность чипа. Такой точечный подход сокращает количество шагов в производстве, экономя время и материалы.

Подробности опубликованы в издании Chemistry of Materials.

Наш процесс сокращает традиционные четыре или пять производственных этапов до всего двух, — объясняет Маттиас Янг, доцент, работающий на стыке инженерного и гуманитарного факультетов. — Мы с помощью УФ-света делаем поверхность «липкой», а затем наносим покрытие. Оно пристает только там, куда попал свет.

Новый метод может быть полезен и для экологии.

Меньше шагов — меньше использования вредной химии, — говорит Андреас Вербрук, научный сотрудник и соавтор исследования. — Это безопаснее для работников и лучше для планеты.

В своей работе команда опробовала этот подход на новом материале — дисульфиде молибдена, который может стать основой для чипов следующего поколения.

Реальная польза этого исследования лежит в двух плоскостях: экономической и экологической. Сокращение этапов производства с пяти до двух — это не просто абстрактная оптимизация. В масштабах гигантских фабрик, выпускающих миллиарды чипов, это означает:

• Существенное снижение себестоимости за счет экономии дорогих прекурсоров, времени работы сложнейшего оборудования и энергозатрат.
• Повышение надежности: каждый дополнительный технологический этап — это риск загрязнения, брака, отклонения параметров. Их сокращение напрямую ведет к росту выхода годных пластин.
• Новая степень свободы для проектировщиков: возможность создавать более сложные трехмерные структуры транзисторов без риска «залить» соседние элементы.
• Конкретный экологический выхлоп: снижение объемов высокотоксичных химических отходов, требующих сложной утилизации, что важно не только для «зеленого» имиджа, но и для снижения затрат на экологическую безопасность.

Основной вопрос, который остается открытым, — масштабируемость метода для массового производства. В лабораторных условиях на небольшом образце все выглядит убедительно. Однако перенос технологии на промышленные пластины диаметром 300 мм, где требуется невероятная однородность нанесения слоя в нанометровом диапазоне на площади в тысячи квадратных сантиметров, — это колоссальная инженерная задача.

Вопросы скорости обработки УФ-светом, износа масок, термостабильности процесса в реальных условиях конвейера потребуют многих лет дорогостоящих разработок. Пока это прорыв в принципе, но не на конвейере.

Ранее мы разбирались, как работают нейроморфные чипы.