Что это — нанометр? сравнение с метром, понятие о нанотехнологиях, интересные факты

Так почему же эти новые процессы так важны?

Закон Мура, старое наблюдение о том, что количество транзисторов на чипе удваивается каждый год, а затраты вдвое сокращаются, удерживался в течение длительного времени. Еще в конце 90-х и начале 2000-х годов транзисторы сокращались вдвое каждые два года, что приводило к их значительному улучшению. Но дальнейшее уменьшение стало более сложным, и, например, мы не наблюдали уменьшения транзистора от Intel с 2014 года. Так что эти новые технологические процессы являются первыми крупными сокращениями за долгое время, особенно со стороны Intel, и представляют собой краткое возрождение закона Мура.


С появлением новых процессоров AMD на 7-нм процессорах TSMC и чипов A12X Apple, у них появляется шанс обойти Intel по производительности и создать здоровую конкуренцию монополии этой компании на рынке. По крайней мере до тех пор, пока 10-нм чипы Intel «Sunny Cove» не начнут поступать в продажу.

Мобильные чипы претерпят наибольшие улучшения

Уменьшение транзисторов — это не только производительность; оно также имеет огромное значение для маломощных чипов мобильных устройств и ноутбуков. С 7 нм (по сравнению с 14 нм) вы можете получить на 25% больше производительности при той же мощности, или вы можете получить ту же производительность за половину мощности.

Это означает более длительное время работы от батареи при одинаковой производительности и гораздо более мощные чипы для небольших устройств. Мы уже видели, как чип A12X от Apple выигрывал некоторые старые чипы Intel в тестах, несмотря на то, что он был только пассивно охлажден и упакован внутри смартфона, И это только первый 7-нм чип, который появился на рынке.

Уменьшение узлов всегда является хорошей новостью, так как более быстрые и энергоэффективные чипы влияют практически на все аспекты технологического мира. 2019 год будет очень интересным для технических специалистов и, конечно, очень приятно видеть, что закон Мура еще не совсем мертв.

Спасибо, что читаете! Подписывайтесь на мой канал в Telegram и . Только там последние обновления блога и новости мира информационных технологий.

Понятие о нанометре


Нанометр — это единица длины. Многие люди, ввиду бурного развития нанотехнологий в последнее время, путают это понятие с маленьким телом, которое называют нанообъектом. Нет, это не объект, а мера измерения расстояния в пространстве. Само слово «нанометр» имеет греческие корни. Оно состоит из двух частей: нано — с греч. «карлик» и метр — единица измерения.

Вам будет интересно:Культивирование клеток и тканей: особенности и интересные факты

В системе СИ слово «нано-» является приставкой, которая может употребляться перед абсолютно любой физической единицей измерения. Например, нанокилограмм, нанокандела и так далее. Эта приставка означает, что нужно величину, к которой она применяется, уменьшить на 9 порядков.

Нанометр — это одна миллиардная метра, то есть 1 нм = 10-9 м. Из этого соотношения получается, что 1 метр содержит 109 (миллиард) нанометров. Зная, что 1 миллиметр в 1000 раз меньше метра, получаем, что нанометр в миллиметрах запишется как 1 нм = 10-6 мм. Это значит, что нанометр в миллион раз меньше миллиметра.

Еще одной маленькой единицей измерения расстояний, которая наиболее близка к нанометру, является ангстрем. Нанометр больше него в 10 раз.

Что «nm» на самом деле означает

Процессоры выполнены с помощью фотолитографии, где образ процессора вытравливается на куске кремния. Точная методика выполнения этой операции обычно называется технологическим процессом и измеряется тем, насколько малым может быть изготовление транзисторов.


Поскольку более компактные транзисторы более энергоэффективны, они могут выполнять больше вычислений без перегрева, что обычно является ограничивающим фактором для производительности процессора. Это также позволяет уменьшить размеры матрицы, что снижает затраты и может увеличить плотность при тех же размерах, а это означает увеличение количества ядер на чип.

Плотность 7 нм в два раза выше, чем у предыдущего 14 нм узла, что позволяет таким компаниям, как AMD, выпускать 64-ядерные серверные чипы, что значительно превосходит их предыдущие 32 ядра (и 28 ядра Intel).

Важно отметить, что, хотя Intel все еще находится на 14-нм процессоре, а AMD собирается запустить свои 7-нм процессоры очень скоро, это не означает, что AMD будут работать в два раза быстрее. Производительность не соответствует размеру транзистора, и в таких маленьких масштабах эти значения уже не столь точны

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.

Интересные данные «нанометрового» характера


Длина в нанометрах часто используется для измерения волны электромагнитного излучения в диапазоне от ультрафиолетового и до инфракрасного. Так, видимый для человека свет имеет длину волны в пределах от 400 до 700 нм.

Нанотехнология — это наука, изучающая неживую природу. Действительно, самая маленькая бактерия имеет размер 200 нм, что лежит выше упомянутого в предыдущем пункте предела.

Наши легкие способны очищаться самостоятельно от любых твердых частиц, размер которых превышает 200 нм. Если инородные тела будут меньше этой величины, то они могут попасть в кровь через легкие, распространиться по всему организму и привести к возникновению опасных заболеваний.

Толщина человеческого волоса лежит далеко за пределами нанометра. Его типичные размеры составляют 70 мкм (70 тысяч нанометров).

[править] Источники

  1. Svedberg, The; Nichols, J. Burton (1923). «Determination of the size and distribution of size of particle by centrifugal methods». Journal of the American Chemical Society 45 (12): 2910—2917. doi: 10.1021/ja01665a016(англ.)
  2. Sweden, The; Rinde, Herman (1924). «The ulta-centrifuge, a new instrument for the determination of size and distribution of size of particle in amicroscopic colloids». Journal of the American Chemical Society 46 (12): 2677—2693. doi: 10.1021/ja01677a011(англ.)
  3. Terzaghi, Karl (1925). Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer Grundelage. Vienna: Franz Deuticke. p. 32.(англ.)
  4. Asimov, Isaac (1960), Realm of Measure, Fawcett Premier, pg 42(англ.)
Основные единицы Ампер · Кандела · Кельвин · Килограмм · Метр · Моль · Секунда 
Производные единицы Беккерель · Ватт · Вебер · Вольт · Генри · Герц · Градус Цельсия · Грей · Джоуль · Зиверт · Катал · Кулон · Люкс · Люмен · Ньютон · Ньютон-метр · Ом · Паскаль · Радиан · Сименс · Стерадиан · Тесла · Фарад 
Принятые для использования с СИ Ангстрем · Астрономическая единица · Гектар · Градус дуги (Минута дуги, Секунда дуги) · Дальтон (Атомная единица массы) · Децибел · Литр, Кубический километр · Микрограмм (Миллиграмм) · Микросекунда (Миллисекунда, Наносекунда) · Микрометр (Нанометр, Сантиметр, Фемтометр, Километр) · Непер · Сутки (Час, Минута) · Тонна · ЭлектронвольтАтомная система единиц · Естественная система единиц 
См. также История метрической системы · Квантовая система единиц · Новые определения СИ · Планковская длина · Преобразование единиц · Приставки СИ · Система физических величин

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

Литография

  1. На поверхности пластины кремния формируется пленка окисла.
  2. Поверх окисла наносится специальная паста – фоторезист. Пластина раскручивается в центрифуге, чтобы фоторезист равномерно растёкся по поверхности.
  3. Совмещение. Сверху прикладывают специальную маску – фотошаблон. На ней нанесен рисунок слоя, например, разделительные дорожки или p-карманы всех элементов всех микросхем на пластине. Фотошаблон под мощным микроскопом совмещается с пластиной с помощью фигурок совмещения (прим.: специальные крестики-метки) и высокоточной механики.
  4. Экспонирование. Пластина облучается ультрафиолетом через фотошаблон. Под действием излучения фоторезист меняет свои свойства, размягчается (в случае позитивного фоторезиста) или дубеет (негативный фоторезист). Далее будем рассматривать случай с позитивным фоторезистом.
  5. Проявление – облученный фоторезист смывается растворителем и открывается слой окисла под ним.
  6. Травление окисла. На незащищенных фоторезистом участках окисел снимается плавиковой кислотой или пучком ионизированного инертного газа. Плавиковая кислота дешевле, но она растворяет не только открытые участки, но и слегка подмывает окисел под фоторезистом (всё тот же shadowing effect).
  7. Полное удаление фоторезиста с помощью более ядрёного проявителя.

прим.:писалBarsMonsterЭЛТэВSecondary Electronssic!


С этим читают