مركز LSTC الياباني يطور تقنية جديدة لفيلم عازل للبوابة لتقنية 2 نانومتر وما بعدها

أخبار ar.wedoany.com، في 9 يونيو، أعلن مركز تقنية أشباه الموصلات الأكثر تقدمًا في اليابان (LSTC) عن تطوير تقنية جديدة لفيلم عازل للبوابة مخصصة لأشباه الموصلات المنطقية المتقدمة بعد جيل 2 نانومتر. من خلال مسار عملية لا يستخدم الماء، تمكنت هذه التقنية من ترقيق الطبقة البينية لفيلم أكسيد السيليكون العازل للبوابة إلى حوالي 0.2 نانومتر، وتحقيق سمك فيلم مكافئ للسعة يبلغ 0.9 نانومتر، مما يوفر حلاً جديدًا لتصنيع أشباه الموصلات ذات الخطوط الدقيقة.

يُعد الفيلم العازل للبوابة أحد الهياكل الرئيسية التي تحدد أداء عمل الترانزستور. مع استمرار تقدم الرقائق المنطقية المتقدمة إلى ما دون 2 نانومتر، يتقلص حجم الترانزستور، مما يزيد من صعوبة التحكم في تيار القناة بواسطة البوابة. يجب أن يكون الفيلم العازل رقيقًا بدرجة كافية لتعزيز قدرة التحكم للبوابة، مع الحفاظ على تسرب منخفض وموثوقية عالية ونافذة تصنيع مستقرة. تواجه طرق التصنيع التقليدية صعوبات في تحقيق اختراقات عند محاولة تقليل سمك الطبقة البينية بشكل أكبر، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات خريطة الطريق التقنية الدولية فيما يتعلق بسمك الفيلم المكافئ للسعة وموثوقية الجهاز. اعتمد LSTC في هذه المرة على طريقة تصنيع لا تستخدم الماء، مما يقلل من القيود في عملية تكوين الطبقة البينية من المصدر، ويجعل هيكل تكديس البوابة أقرب إلى المستوى المطلوب لأجهزة المنطق المتقدمة بعد 2 نانومتر.

تتضمن هذه النتيجة أيضًا تقنية لتحسين المواد. قام LSTC بإدخال مواد جديدة في الطبقة ثنائية القطب داخل الفيلم العازل للبوابة، مما يزيد من حرية ضبط جهد العتبة، ويمكّن الترانزستور من التحكم بشكل أكثر دقة في التيار المار عبر أشباه الموصلات.

لهذه التقنيات أهمية أساسية لرقائق الذكاء الاصطناعي ورقائق الحوسبة عالية الأداء. لمواصلة تحسين أداء أشباه الموصلات المنطقية المتقدمة، لا يمكن الاعتماد فقط على زيادة عدد الترانزستورات، بل يلزم أيضًا تقليل استهلاك الطاقة على مستوى الجهاز الفردي، وزيادة سرعة التبديل، والحفاظ على تشغيل مستقر. كلما كان الفيلم العازل للبوابة أرق، زادت قدرة التحكم للبوابة، ولكن تزداد أيضًا مخاطر التسرب والتقلبات والموثوقية؛ بعد تحسين قدرة ضبط جهد العتبة، يمكن لمصممي الرقائق التبديل بمرونة أكبر بين التشغيل عالي السرعة والتشغيل منخفض الطاقة. بالنسبة لهياكل الترانزستور المتقدمة مثل Gate-All-Around، فإن مواد تكديس البوابة والتحكم في الواجهة سيؤثران بشكل مباشر على إمكانية استمرار تصغير العمليات اللاحقة.

تم إجراء هذا البحث بواسطة LSTC في إطار مشروع ذي صلة ضمن "برنامج تعزيز أبحاث البنية التحتية لأنظمة المعلومات والاتصالات لما بعد الجيل الخامس" التابع لـ NEDO، بمشاركة المعهد الوطني للعلوم الصناعية المتقدمة والتكنولوجيا، وجامعة طوكيو للعلوم، وجامعة طوكيو، والمعهد الوطني لعلوم المواد، وغيرها. سيتم عرض التفاصيل التقنية ذات الصلة في ندوة VLSI Symposium 2026 التي ستُعقد في هاواي بالولايات المتحدة. ستركز المراحل اللاحقة على تكامل طريقة التصنيع هذه مع عمليات 2 نانومتر الفعلية وما هو أكثر تقدمًا، والتحقق من الموثوقية طويلة المدى للفيلم العازل للبوابة، وتكييف معدات الإنتاج الضخم، وما إذا كان بإمكان خطط التصنيع المنطقي المتقدم اليابانية مثل Rapidus استيعاب النتائج ذات الصلة. إذا استمرت هذه التقنية في النضج، فستحصل اليابان على دعم أقوى في أبحاث المواد والعمليات الأساسية لأشباه الموصلات دون 2 نانومتر، وستوفر أيضًا مسار تصنيع جديد للأجهزة المنطقية عالية الأداء ومنخفضة الطاقة المطلوبة لرقائق الذكاء الاصطناعي.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com