Новый полупроводник из графеноподобного материала

Через несколько лет электронные устройства подешевеют на несколько порядков.

Сегодня прочитал интересную новость про новый графеноподобный материал, созданный в Университете штата Небраска в США, который был назван «гексагональный бор-углерод-азот»  (h-BCN), толщиной в «один атом» (точнее — в одну молекулу). Его отличие от обычного графена, открытого ранее российскими учёными, работающими в Великобритании, который состоит полностью из углерода в том, что h-BCN обладает свойствами полупроводника, и что на нём можно сформировать p-n-переход.

Если это так, и если эта технология получит развитие, то через несколько лет все электронные приборы станут стоить очень и очень дёшево. Можно будет делать заказные микросхемы партиями всего в несколько сот (или даже десятков) штук. Сегодня производство любой микросхемы не окупается, если ее тираж менее сотен тысяч штук в год. Поэтому, специализированное оборудование для телекоммуникационных сетей (где таких тиражей достичь не удаётся) стоит очень и очень дорого. Процесс производства микроэлектроники — очень дорогой.

Мало кто знает, что из себя представляет производство электронных микросхем. Это тончайший технологический процесс, где очень важное значение имеет чистота воздуха. В цехе, где штампуют микросхемы, есть т.н. «гермозона», куда не войдешь без специального скафандра. Количество пылинок на кубический метр воздуха там тщательно контролируется, и эта цифра не должна превышать несколько единиц штук.

6973ab30a48920c3213ebcd5565286a4.jpg

Как известно, микросхемы изготавливают на кремниевой подложке. Но мало кто знает, что это — фактически монокристалл кремния. В природе его, в отличие от алмаза, нет. Его надо специально выращивать. Это тоже очень сложный процесс, длящийся несколько дней, и требующий очень высоких температур, которые надо очень точно поддерживать. В прошлой инженерной жизни мне приходилось запускать такие установки на заводах микроэлектроники во Фрязино и Зеленограде. Вот что это примерно такое:

1358416466_pech2

Вот так выращивается монокристалл кремния:

Czochralskigrowth.png

В результате получается небольшая колонна, представляющая собой монокристалл кремния. Вот такая:

d3d3LnJpZHVzLnJ1L19haC9pbWcvX25CODlrYzVIcmRHakVWWTczaVpUUT9fX2lkPTMxMTQ4.jpg

Затем её пилят поперек на тонкие «блины», толщиной в доли миллиметра.

722894.jpeg

Затем, в результате сложного процесса эпитаксии (который производится именно в вышеупомянутой гермозоне) на этих пластинах формируются микрочипы:

art-Kopirovat.jpg

Если на такой микрочип в процесс производства осядет пылинка, он оказывается неработоспособным и, после тестирования, на пластине его помечают краской. После распиловки пластины на чипы, помеченные выкидывают. Я узнавал, сколько чипов после этого оказывается годными. В Фрязино мне сказали: 20-30%. Зимой и летом — больше, весной и осенью — меньше. На вопрос «почему» ответ был такой: «Сколько грязи на ногах принесут». Для справки: на заводах Texas Instruments этот показатель — 60-70%. И считается не очень высоким. Нормальным считается 80-90%.

Далее эти чипы устанавливают в корпус микросхемы и микросваркой припаивают к выводам микросхемы, которые часто делаются позолоченными, для обеспечения лучшего контакта на печатной плате, куда она затем будет установлена. Примерно вот так:

8e3ad6714173

На снимке выше — микросхема памяти с ультра-фиолетовым стиранием информации, довольно старая и простая.

Современные микросхемы процессоров для компьютерных серверов выглядят примерно так:

772499001

И вот, наконец, готовый электронный компонент на печатной плате:

computer-motherboard-processor-chip-personal-showing-50996797.jpg

В общем, понятно, да? Очень сложный и дорогой процесс производства микросхем. При малых тиражах нерентабельный.

А после того, как будут разработаны микроэлектронные технологии на графеноподобных плёнках, будет примерно так:

Graphene_Micro-Supercapacitors_for_On-Chip_Energy_Store1.jpg

На картинке — подложка из обыкновенного непроводящего пластика, на который нанесена наноплёнка графена, и видны только микросхемы на ней напечатанные.

И производство электронных компонентов будет выглядеть примерно так:

Hologram_and_3D_Lens_Film_Production_Machine_2052516390_big

И тогда, возможно, ваш новый сотовый телефон будет выглядеть вот так:

ALL-U.S-NEWBORN-BABIES-WILL-BE-MICROCHIPPED-FROM-DECEMBER-2016

 

 

 

 

 

 

Об авторе Алексей Шалагинов

Независимый эксперт
Галерея | Запись опубликована в рубрике Тенденции, Технологии с метками , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s