Будущее микроэлектроники – такова общая тема, с обсуждения которой началась встреча ученых-физиков с учащейся молодежью в конференц-зале ИФП СО РАН. Согласитесь, что для современных молодых людей это, пожалуй, наиболее захватывающая тема, по силе воздействия на воображение граничащая с научной фантастикой. Впрочем, настоящее микроэлектроники, если сравнивать ее уровень с недавним прошлым, не менее захватывающе. Конкретные достижения в этой области наглядно показали, что ученые по своим реальным возможностям обогнали даже самые смелые идеи писателей-фантастов.
Интересно по этому поводу высказался Виктор Принц, заметив собравшимся, что к настоящему времени сбылись все предсказания писателей-фантастов, кроме, пожалуй, головы профессора Доуэля. Фактически, мы вступили в новую эпоху – эпоху нано-технологий, раскрывающую перед микроэлектроникой головокружительные перспективы. Разве не чудо, когда ученый уже может перемещать отдельные атомы, словно бусинки? И в качестве наглядного подтверждения на экране продемонстрировали показательный «нано-мультик» с пляшущим человечком, состоящим из атомов-кружочков.
Как уточнил директор ИФП СО РАН Александр Латышев, сегодня микроэлектроника работает именно в области нано-технологий. Здесь на ее долю приходится практически треть этого рынка. Поэтому уместно говорить уже о нано-электронике, основным элементом которой является транзистор.
«На сегодняшний день фактически каждый из вас имеет по миллиарду транзисторов. Посчитайте, сколько транзисторов в вашем телевизоре, в вашем сотовом телефоне, в вашем компьютере, планшетнике – и вы выясните, что на каждого, в самом деле, приходится по миллиарду транзисторов», – заметил ученый.
Современная микросхема состоит из нескольких микроскопических слоев разного уровня интеграции. Ее нынешняя структура четко отображает путь развития микроэлектроники. Основной тренд здесь – это повышение плотности транзисторов и уменьшение их размеров. «Всё это выполняется в строгом соответствии с законом Мура – каждые два года происходит двукратное уменьшение геометрического размера транзистора», – пояснил Александр Латышев. Несмотря на то, что упомянутый закон имеет чисто эмпирический характер, он всё равно работает и предугадывает результаты. «На его основании, – продолжил ученый, – мы сможем легко посчитать, когда мы дойдем до какого-то предельного размера транзистора». Что будет являться таким предельным размером? Ответ ясен – один атом или один электрон.
В свете сказанного становится ясным, что впереди нас ждет принципиально новая электроника. Сегодня, например, ставится вопрос о квантовом компьютере. Там уже речь идет о таких сложных состояниях, которые не так-то просто проинтерпретировать на классических представлениях. Разобраться в этом способен только человек, хорошо знающий квантовую физику.
Обеспечить указанный уровень можно, конечно же, исключительно за счет новейших технологий. Большую роль играет здесь метод молекулярно-лучевой эпитаксии. Это – выращивание тонких пленок (вплоть до одного нано-слоя) с помощью оборудования, располагаемого в условиях сверхвысокого вакуума. Этот вакуум даже лучше, чем окружающий нас космос. Подобно каменщику, выкладывающему кирпичную кладку в соответствии с проектом, ученый способен аналогичным образом из «кирпичиков»-атомов формировать материалы, не существующие в природе. Причем – заведомо прогнозируя какие-либо необходимые свойства. И получив эти структуры, вы уже можете реализовывать совершенно новую электронику. Кстати, ИФП СО РАН располагает таким оборудованием.
Долго ли нам осталось ждать, когда квантовый компьютер станет доступен обычным пользователям, «юзерам»? Наверное, ждать осталось не так уж долго, учитывая, что электроника развивается невероятно высокими темпами. За каких-то полвека она осуществила такой головокружительный взлет, какой не видела ни одна другая отрасль.
«Вспоминаю первый компьютер, который я увидел, – рассказывает Александр Латышев. – Это было целое здание, забитое громоздким оборудованием, окутанным паром из-за работающих ламп. Кто мог тогда, в те времена, подумать, что тысяча таких вот зданий сможет уместиться в одном сотовом телефоне, который теперь у каждого из нас в кармане?».
Интересно сравнить темпы развития автомобильного транспорта и микроэлектроники. Так вот, на фоне последней за прошедшие полвека автомобиль не приобрел каких-то существенных качественных изменений. По словам Александра Латышева, если бы автомобильный транспорт наращивал скорость передвижения схожими темпами, то сегодня в течение одной секунды мы могли бы дважды съездить из Новосибирска в Москву – туда и обратно. Этот пример наглядно показывает, какой скачок совершила микроэлектроника в течение двух поколений. В случае сохранения таких темпов, через каких-то десять-пятнадцать лет нынешние компьютеры будут однозначно восприниматься как «допотопное старье».
«С тех пор, как изобрели транзистор, каждый год открываются всё новые и новые возможности, меняющие нашу жизнь, и мы всё больше и больше погружаемся в виртуальное пространство», – отметил в завершение Александр Латышев.
Олег Носков
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии