Фосфид ниобия бросает вызов медной проволоке: новые сверхтонкие линейные материалы могут изменить технологию чипов

Поскольку технология производства микросхем продолжает развиваться в направлении создания более мелких и сложных микросхем, сверхтонкие металлические провода, передающие сигналы, стали ключевым узким местом. При уменьшении размеров традиционных медных проводов до наноразмеров их сопротивление значительно возрастает, а проводимость снижается, что ограничивает производительность электронных компонентов и увеличивает потребление энергии. Недавно, 3 января, исследовательская группа из Стэнфордского университета опубликовала в журнале Science исследование, подтверждающее, что материал под названием фосфид ниобия (NbP) имеет лучшую проводимость, чем медь в пленке толщиной всего в несколько атомов, может производиться при более низких температурах и совместим с существующими процессами производства чипов. Ожидается, что этот прорыв будет способствовать разработке более эффективных и энергоэффективных электронных продуктов.

Сверхтонкий фосфид ниобия проводит электричество лучше меди

Исследования показывают, что когда толщина металлических проводов становится ниже 50 нанометров, проводимость традиционных металлов, таких как медь, значительно снижается. Основная причина заключается в том, что электроны рассеиваются на поверхности провода во время передачи, что приводит к потере энергии в виде тепла. Однако фосфид ниобия представляет собой топологический полуметалл, материал, электронная структура которого обладает уникальными квантовыми свойствами, делающими весь материал проводящим, делая его поверхность чрезвычайно проводящей, даже более проводящей, чем внутренняя часть. В результате пленки фосфида ниобия остаются чрезвычайно проводящими даже при изготовлении их в очень тонких размерах, превосходя медь даже при толщине менее 5 нанометров при комнатной температуре.

Асир Интисар Хан, один из авторов исследования, отметил, что преодоление технического недостатка традиционных медных проводов и использование фосфида ниобия в качестве проводника для сверхтонких металлических проводов может не только ускорить передачу сигнала, но и повысить энергоэффективность чипа. Особенно это касается крупных центров обработки данных, где если эффективность десятков тысяч чипов может быть немного повышена, общее улучшение производительности будет весьма значительным, а потребление энергии может быть снижено.

Преимущества низкотемпературного производства и потенциальные области применения наноэлектроники

Современные технологии наноэлектроники предъявляют чрезвычайно высокие требования к проводниковым материалам. Лучшие материалы-кандидаты обычно должны иметь чрезвычайно точную кристаллическую структуру, но такие материалы часто приходится формировать при чрезвычайно высоких температурах, и их трудно интегрировать с процессами производства кремниевых чипов. Однако фосфид ниобия имеет монокристаллическую структуру и может быть нанесен в виде тонкой пленки при относительно низкой температуре 400°C, что достаточно для предотвращения повреждения кремниевых пластин, что делает его весьма перспективным наноэлектронным проводниковым материалом. Кроме того, исследование показало, что даже если фосфид ниобия не производится с самой совершенной кристаллической структурой, его уникальные квантовые свойства все равно могут играть свою роль, что еще больше снижает порог производства и прокладывает путь для будущих применений.

Будущее развитие и проблемы

Хотя фосфид ниобия демонстрирует превосходную проводимость и технологические преимущества, он не может полностью заменить медь в краткосрочной перспективе, особенно при использовании более толстых проводников и металлических проводов; медь по-прежнему остается лучшим выбором. Однако появление фосфида ниобия открывает новые возможности для создания сверхтонких соединений и открывает перспективы для исследования других топологических полуметаллических материалов. В настоящее время исследовательская группа продолжает изучать аналогичные материалы с целью дальнейшего улучшения проводимости и стабильности процесса обработки фосфида ниобия.

В целом, открытие и применение фосфида ниобия представляет собой прорывное решение для будущей более эффективной и энергосберегающей технологии производства микросхем и может внести революционные изменения в разработку сверхтонких металлических проводов. По мере углубления исследований потенциал фосфида ниобия и других топологических полуметаллических материалов будет играть все более важную роль в будущих электронных продуктах и ​​полупроводниковой промышленности.

Ссылки:

• Фосфид ниобия имеет лучшую проводимость, чем медь в сверхтонком состоянии, и может стать новым выбором для наноэлектроники.
• Инженеры Стэнфордского университета открыли новый материал для проводов, который может заменить медь и в будущем может изменить технологию микросхем.
• Stanford Engineering researchers find materials that conducts better than copper. Eureka. 2025/01/13.
• A new ultrathin conductor for nanoelectronics. Stanford Report. 2025/01/08.

Что касается измельчения, мы предлагаем индивидуальные настройки и можем регулировать соотношение в соответствии с требованиями обработки для достижения максимальной эффективности.

Добро пожаловать, свяжитесь с нами, у нас есть кто-то, кто ответит на ваши вопросы.

Если вам нужна индивидуальная расценка, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Часы работы службы поддержки клиентов: с понедельника по пятницу с 09:00 до 18:00.

Тел: 07 223 1058

Если у вас есть какие-либо вопросы или вопросы, на которые вы не смогли ответить по телефону, пожалуйста, отправьте мне личное сообщение на Facebook~~

Фейсбук Хоневэй: https://www.facebook.com/honwaygroup

Вас также может заинтересовать…