На американском Научно-техническом фестивале (USA Science and Engineering Festival), который недавно проходил в Вашингтоне, компания IBM представила самую маленькую в мире обложку от журнала. Эта обложка, получившая свое место в Книге мировых рекордов Гиннеса, является точной копией обложки мартовского выпуска детского варианта журнала National Geographic 2014 года за исключением того, что она черно-белая и ее размеры составляют 11 на 14 микрометров.

Этот крошечный журнал был изготовлен отнюдь не для того, чтобы нести знания в мир микроорганизмов, он является яркой демонстрацией возможностей новой промышленной технологии нанопроизводства.

Разработка нового метода нанопроизводства была выполнена в рамках программы компании IBM, целью которой является обеспечения сохранения истинности закона Гордона Мура. Напомним, этот закон определяет, что количество транзисторов в процессорах и их вычислительная мощность должны удваиваться каждые два года. Закон Мура действовал на протяжении нескольких последних десятилетий, но сейчас, точнее, последние пять лет наблюдается тенденция к его нарушению, которая обуславливается тем, что размеры транзисторов вплотную приблизились к ограничительной планке, определяемой законами физики.

Рис. 1.

Специалисты компании IBM видят решение вышеупомянутой проблемы в использовании новых типов транзисторов и новых материалов вместо традиционного кремния. Однако, такой поход имеет свои собственные проблемы, ведь использование новых материалов для изготовления крошечных электронных приборов требует совершенно новых промышленных технологий. Основной современно технологией производства опытных образцов новых сверхминиатюрных чипов является электронно-лучевая литография, но эта технология дорога, медленна и требует использования сложнейшего оборудования.

Компания IBM для претворения в жизнь своих идущих очень далеко планов работает над разработкой более простых, компактных и недорогих технологий.

Основной задачей сейчас стоит разработка технологии, позволяющей быстро создавать опытные образцы чипов, размеры компонентов которых не превышают 30 нанометров.

И технология, которая уже была разработана специалистами IBM, весьма похожа на выжигание по дереву. Острый кремниевый наконечник, размер которого в 100 тысяч раз меньше размеров кончика острозаточенного карандаша, разогревается до температуры в 1000 градусов Цельсия. Двигаясь по поверхности листа специального полимерного материала, этот наконечник испаряет материал в месте его движения. Установка, реализующая такую технологию, весьма компактна и она умещается на поверхности обычного рабочего стола. Кроме этого, с ее помощью можно за минуты времени изготовить сложные структуры, на изготовление которых с помощью электронно-лучевой литографии ушли бы часы.

Рис. 2.

«Наша новая технология позволяет достичь разрешающей способности в 10 нанометров. При этом, сама установка достаточно проста и недорога» – рассказывает доктор Армин Нолл (Dr. Armin Knoll), ученый-физик из IBM Research, – «Управляя температурой наконечника и количеством испаряемого материала, мы можем воспроизвести с чрезвычайно высокой точностью трехмерные структуры достаточно сложной формы на поверхности. Теперь дело остается только за воображением ученых и инженеров, которые должны найти применение нашей технологии в реальном мире».

Разработанная специалистами компании IBM Research технология нанопроизводства передана в распоряжение молодой компании SwissLitho, которая начала выпуск установок под торговой маркой NanoFrazor. Одна из первых таких установок была передана в лабораторию Nanotools Microfab университета Макгилла (McGill University), Канада. И с помощью этой установки тамошние исследователи изготовили крошечную карту Канады, размер которой составляют 30 микрометров.

Рис. 3.

Специалисты компании IBM Research видят у новой технологии массу областей применения помимо электроники.

С помощью нового метода нанопроизводства можно изготавливать невидимые глазом нанометки для повышения уровня защищенности денежных знаков, бланков различных документов и произведений искусства. Кроме этого, технология может быть использована для производства узлов квантовых вычислительных систем, нанороботов и крошечных микроэлектромеханизмов.