Глава 113 - Серийное производство!
Ли Цинсун полагал, что после стремительного преодоления порогов в семь, пять и три нанометра рубеж в два нанометра покорится столь же гладко.
Однако он не учел, что у самого физического предела на него разом вывалится весь ворох накопившихся технических проблем, каждая из которых казалась неподъёмной.
«Впрочем, удивительного тут мало, — с тихим вздохом подумал Ли Цинсун. — На площади в пару квадратных сантиметров нужно филигранно вырезать свыше сорока миллиардов транзисторов, да ещё и объединить их в строго определенной архитектуре… Разве такое может быть простым?»
Но как бы ни было тяжело, отступать некуда.
Систематизировав возникшие препятствия, Ли Цинсун снова приступил к планомерному штурму.
Главным затыком на пути к двум нанометрам стал обострившийся короткоканальный эффект.
Токи утечки на столь микроскопических масштабах практически не поддавались контролю. Транзисторы просто отказывались работать как надо: стоило подать напряжение, и элементы мгновенно выгорали целыми блоками.
Сконцентрировав умственные силы десятков тысяч клонов, Ли Цинсун параллельно запускал математическое моделирование на суперкомпьютерах и проводил натурные тесты.
В конце концов решение было найдено.
«А что если… кардинально изменить архитектуру транзистора? Если обернуть затвор вокруг канала со всех сторон, это должно усилить контроль над полем и прижать утечки».
Загоревшись этой идеей, Ли Цинсун немедленно приступил к экспериментам.
Используя сверхточные литографические комплексы в лаборатории, он сформировал опытный кристалл по схеме с кольцевым затвором (GAAFET) и подал питание.
Вглядываясь в показометры приборов, Ли Цинсун наконец облегчённо перевёл дух.
Проблема токов утечки осталась в прошлом.
Впрочем, это был лишь первый барьер. Следом за ним встал второй.
Как поднять мощность источника света и добиться ещё более короткой длины волны?
Ведь чем короче волна, тем более мелкие структуры можно выжигать на пластине.
Литографические установки, которыми он пользовался, и без того работали в диапазоне экстремального ультрафиолета.
Но даже этого «экстремального» уровня уже не хватало. Требовалось шагнуть за флажки.
И снова в ход пошли колоссальные ресурсы и гигантский интеллект. Спустя несколько дней непрерывных попыток один из клонов выдал мысль, мгновенно разнесшуюся по общей сети:
«А если сменить материал в лазерно-плазменном источнике?»
Серия опытов показала: если облучать капли расплавленного олова мощным углекислотным лазером, получаемое излучение выдаёт именно ту длину волны, которая требовалась!
Второй барьер пал.
Но едва разрешилась проблема света, как колом встал вопрос с фоторезистом.
Старые светочувствительные составы не могли нормально поглощать излучение новой длины волны и вступать с ним в реакцию, из-за чего четкий рисунок транзисторов попросту не формировался.
Кроме того, их чувствительность оставляла желать лучшего. Дефекты, казавшиеся незначительными на прошлых поколениях чипов, при двухнанометровом техпроцессе вырастали до катастрофических масштабов.
«Нужны принципиально новые материалы», — констатировал Ли Цинсун.
Материаловедческий марафон закрутился с новой силой. Сотни тысяч клонов провели в общей сложности свыше десяти миллионов тестов, пока не нащупали идеальную формулу.
Ею стал гибридный фоторезист на основе оксидов металлов и органическо-неорганических соединений, начисто лишенный недостатков предшественников.
Следом всплыл очередной изъян.
Коэффициент отражения масок, используемых в литографии, оказался недостаточным. Свет терял энергию, и качество вытравленных элементов падало.
Ли Цинсун снова включился в работу и после серии опытов внедрил многослойные молибден-кремниевые зеркала, успешно закрыв и эту брешь.
А дальше проблемы посыпались как из рога изобилия.
Оптические системы, юстировка, терморегуляция, отвод тепла… Кажись, этим техническим головоломкам не будет конца.
Стоило расправиться с одной бедой и уверовать, что путь свободен, как на её месте вырастали сотни новых. Решаешь сотню — вылезает тысяча.
Порой какая-то мелкая неувязка могла застопорить работу миллиона клонов на полторы недели. И когда Ли Цинсун, сожрав гигантский объём ресурсов и времени, наконец устранял её, выяснялось, что он продвинулся лишь на крошечную песчинку.
Дни сменялись неделями в непрерывном круговороте проблем, гипотез и беспрестанных поисков.
И вот в один из дней, решив очередную задачу, Ли Цинсун привычно развернул список оставшихся багов… и замер.
Список был пуст.
Пуст?!
Сердце пропустило удар, а затем грудь заполнила волна ликования.
Неужели после стольких трудов он действительно овладел технологией производства двухнанометровых чипов?!
Пусть пока лишь на уровне лабораторных образцов, а до конвейерного выпуска ещё пахать и пахать…
Пусть при выходе на массовое производство неизбежно всплывут новые болячки, которые придется выжигать по одной…
Но главное — физика и базовые принципы процесса покорились! Вся дальнейшая отладка будет сугубо инженерной рутиной!
На волне энтузиазма Ли Цинсун тут же распорядился остановить одну из фабрик, выпекавших трёнанометровые кристаллы. Начат был капитальный переоснащающий ремонт: станки менялись на более точные, линии перестраивались под новый техпроцесс.
Как и ожидалось, едва пошла пробная партия, сырьевые и технологические проблемы вылезли косяком. Но Ли Цинсун был готов: миллион клонов дежурил у пульта круглосуточно.
Появилась неполадка — устранили. Появилась вторая — перенастроили.
Полировка линии шла непрерывно. Через полгода конвейер наконец обрел долгожданную стабильность.
Первая промышленная партия двухнанометровых чипов сошла со сборки.
И пусть процент выхода годных кристаллов едва превышал десять процентов — то есть из десяти миллионов плановых чипов в год кондиционными оказывались едва ли свыше миллиона, — это уже не имело значения.
Главное — теперь у него есть детали для постройки первого нового суперкомпьютера! А процент брака со временем сгонят к нулю.
Весь миллион кондиционных кристаллов, выпущенных фабрикой за первый год работы, Ли Цинсун забрал до последнего чипа. Все они ушли на сборку единственного, но невероятно мощного вычислительного монстра.
А тем временем на заложенных фундаментах уже поднимались стены ещё сотни фабрик, заточенных под двухнанометровый процесс.