nanobiology@hotmail.ru

1. nanobiology@hotmail.ru

2. Цели и задачи проекта Создание компании по разработке наноэлектронных технологий по 2D и 3D топологиям с разрешением вплоть до 7,25 нм, которая, будет конкурентоспособна на мировом рынке электронной техники и технологического оборудования.

3. Цели и задачи проекта Научно-технические задачи НИР Производственно- технологические задачи: Исследование возможности создания параллельных вычислительных систем с производительностью 1016 операций в секунду (104 Терафлопс) и потребляемой энергией не выше 100 Вт Разработка технологического оборудования на базе наноструйных технологий с разрешением до 7,25 нм для производства гигантских интегральных схем (ГИС) c 2D и 3D топологиями до 10 тыс. слоев. Разработка путей создания нейроподобного компьютера с разветвлениями 102 -104 на нейрон. Позволит создать принципиально новые ситуативные процессоры и даст возможность понизить стоимость владения такой техникой.

4. Цели и задачи проекта Инженерно-конструкторские задачи ОКР: Разработка технологий, интегрирующих нанотехнологии в субмикронные 2D технологии с топологическими нормами 180 нм - 32 нм с перспективой перехода на 7,25 нм нормы. Разработка технологий изготовления соединительных шин из материалов с фазовыми переходами «полупроводник- сверхпроводник» и «полупроводник-металл». Технология, позволяющая заменить кремниевые КМОП транзисторы на «теплых» электронах на квантоворазмерные транзисторы с памятью на «холодных» электронах. Технология, позволяющая заменить алюминиевые и медные шины, а также оптические каналы связи между активными элементами ИС на линии связи с минимальными потерями сигналов.

5. Цели и задачи проекта Инженерно-конструкторские задачи ОКР: Разработка технологий для производства планарных (2D) базовых матричных кристаллов для заказных гигантских интегральных схем (ГИС) на основе квантоворазмерных транзисторов с памятью на «холодных» электронах с топологическими нормами 32нм – 7,25 нм и линий связи с минимальными потерями сигналов. Разработка технологий изготовления нейроподобных логических схем и внешней памяти терабитных объемов на основе наноионики. Технологии по созданию универсальных матричных кристаллов для аналоговых и интегральных схем, цифровых процессоров, оперативной памяти, внешней памяти и их комбинаций.

6. Обоснование цели проекта Рынок электронной промышленности России составляет всего 1/250 часть мирового рынка. Догнать ведущие корпорации и расширить свою долю мирового рынка при недостатке финансовых и технологических ресурсов ей не удастся, так как микроэлектроника ускоренными темпами переходит в область наноэлектроники, требующей огромных финансовых затрат. Основная проблема будет связана с высокой стоимостью нанолитографии и сопутствующей ей технологий. Поэтому России, чтобы выйти на передовой мировой уровень, необходимо искать принципиально новый – прорывной путь. В настоящее время ведущие мировые корпорации уже начали переход с 65-нм технологий на 45-нм и 32-нм технологии и ищут пути перехода к 22-нм и 10-нм технологиям. При таких топологических нормах закон Мура выходит к своему фундаментальному пределу. Пока ведущие корпорации не найдут кардинального решения, чтобы выйти из тупика закона Мура, Россия сможет воспользоваться небольшим временным лагом, если пойдет по принципиально новому пути.

7. Проблемы перехода кремниевой электроники в наноэлектронику Правило - чем меньше, тем больше Стоимость строительства современной полупроводниковой фабрики вырослана 250%, а стоимость разработки современного микропроцессора возросла на 400%. Энергозатраты на одну логическую операциюсовременных логических элементов ИС в миллиард раз больше чем энергозатраты человеческого мозга Невероятные затраты последних нескольких лет привели к мизерным результатам – энергопотребление на одну логическую операцию в ИС снизилось всего на 1 порядок. Переход на напряженный кремний, либо на легированный германием кремний, либо еще каким-либо образом структурированный кремний в самом лучшем случае приблизит нас на 2-3 порядка к параметрам человеческого мозга по энергопотреблению на одну логическую операцию, Оставшиеся 5-6 порядков являются непреодолимым барьером для кремниевых технологий

8. Подпроекты Нэ&иТ Сканирующий струйный нанолитограф и микроскоп Квантоворазмерный одноэлектронный транзистор НаноЛогика Универсальная память Нейрокомпьютер Наноионика. Гига/Терабайтная внешняя память

9. Сканирующий струйный нанолитограф и микроскоп В основу проекта положен принципиально новый метод создания интегральных схем с 2D и 3D топологий с разрешением вплоть до 7,25 нм. Только развитие 3D топологии, позволяющая формировать многослойные интегральные схемы, даст новую жизнь закону Мура. Заявки на патент PCT/BY2006/000007 A.M. Ilyanok and I.A. Timoshchenko. Scanning jet nanolithograph, methods for operating thereof PCT/BY2006/000008 A.M. Ilyanok and I.A. Timoshchenko. Scanning nanojet microscope, method for operating thereof

10. Сканирующий струйный нанолитограф и микроскоп • Преимущества предлагаемой установки: • Отсутствие фотошаблона – «шаблон» хранится в памяти компьютера. • Сокращение числа технологических операций по нанесению фоторезистов на подложку. • Сокращение числа операций контроля по технологическому маршруту. • Уменьшение влияния человеческого фактора из-за уменьшения длительности маршрута. • Уменьшение площади сверхчистых помещений. • Уменьшения числа слоев на подложке за счет упрощения элементной базы. • Резкое уменьшение себестоимости установки по сравнению EUVL установками. • Возможность изготовления масок для EUVL установок. • Возможность изготовления масок для нанопечати. • Возможность использования установки в качестве микроскопа высокого разрешения для диэлектрических и проводящих объектов без их разрушения. • Получение подложек с атомарной шероховатостью.

11. Сканирующий струйный нанолитограф и микроскоп • Все используемые на сегодняшний день высокопроизводительные методы литографии являются параллельными. При этом эти методы требуют последовательного механического совмещения слоев. С увеличением количества слоев увеличивается погрешность их совмещения. Это ограничивает возможность совмещения более 30-50 слоев. Причем резко усложняет и удорожает сам технологический процесс. • Поэтому мы предлагаем отказаться от параллельных методов нанолитографии и перейти к последовательным методам, где операции совмещения слоев можно выполнять при одной, механически фиксированной, установке подложки. • Наш последовательный метод нанолитографии основан на использовании жидкостных наноструй из химически активных элементов. • Процесс струйной нанолитографии мы рассматриваем в виде комплекса мероприятий по оптимизации как самой элементной базы наноэлектроники, так и продолжительности маршрутов ее создания. Предполагается, что количество литографических операций должно быть минимизировано путем использования новой элементной базы, позволяющей уменьшить число управляющих электродов (проводящих слоев), имеющей избыточность активных элементов для уменьшения чувствительности к дефектам слоя (маски) и внешним загрязнениям, а также возможность наблюдения в реальном режиме времени процесса формирования маски.

12. Квантоворазмерный одноэлектронный транзистор Создание приборов, работающих в одноэлектронном режиме при нормальной температуре. В результате мы сможем достигнуть фундаментальных пределов электроники. Любой логической операции будет соответствовать наличие или отсутствие одного электрона в транзисторе или его движение. Такие приборы являются совершенно уникальными, так как они будут потреблять энергию только в момент переключения и запоминать свое состояние. Транзисторы с внутренней памятью смогут заменить КМОП транзисторы на кремнии и, по крайней мере, уменьшить потребляемую энергию на 5-6 порядков Патенты «Квантовые электронные устройства и режимы их работы»: евразийский патент № 003164, американский патент 6,570,224B1, корейский патент N 10-0646267, китайский патент CN 1338120. «Квантовый супертранзистор». Евразийский патент N 006539.

13. Квантоворазмерный одноэлектронный транзистор Выполнение проекта позволит создать принципиально новые электронные приборы Транзистор для усиления зарядов на основе фазовых переходов металл-полупроводник до температур 500-800 градусов Цельсия Транзистор на основе фазовых переходов полупроводник- сверхпроводник при температурах до 93,5 градусов Цельсия Транзистор с памятью, который сохраняет протекающий через него заряд в момент коммутации управляющих напряжений. Он будет потреблять энергию только в момент переключения, при питающем напряжении не более 0,1-0,2 В и запоминать свое состояние в момент выключения Все эти транзисторы могут использоваться как в классическом режиме переключения тока, так и в режимах переключения и усиления зарядов наподобие ПЗС матриц и т.п. Комбинируя эти транзисторы можно создавать электронные приборы с управляемым спином электронов – спинтронные приборы

14. НаноЛогикаНаноразмерные логические элементы интегральных схем Целью проекта является создание наноразмерных логических элементов, управляющих одним, двумя и более электронами, проходящих через них. Они должны иметь предельно достижимое быстродействие при минимальном потреблении энергии, минимально допустимые размеры, высокую временную стабильность и широкий диапазон рабочих температур Патенты «Квантовые электронные устройства и режимы их работы»: евразийский патент № 003164, американский патент 6,570,224B1, корейский патент N 10-0646267, китайский патент CN 1338120.

15. Универсальная память Производство планарных (2D) базовых матричных кристаллов для заказных гигантских интегральных схем (ГИС) на основе квантоворазмерных транзисторов с памятью на «холодных» электронах с топологическими нормами 32нм – 7,25 нм и линий связи с минимальными потерями сигналов. Результатом работы будет создание универсальных матричных кристаллов для оперативной памяти, внешней памяти и их комбинаций Патенты «Квантовые электронные устройства и режимы их работы»: евразийский патент № 003164, американский патент 6,570,224B1, корейский патент N 10-0646267, китайский патент CN 1338120. «Квантовая суперпамять»: евразийский патент № 006560, американский патент № 7,282,731.

16. Нейрокомпьютер Проведение исследований возможности создания параллельных вычислительных систем с производительностью 1016 операций в секунду (104 Терафлопс) и потребляемой энергией не выше 100 Вт. Результатом исследований будет разработка нейроподобного компьютера с разветвлениями 102 -104 на нейрон, что позволит создать принципиально новые ситуативные процессоры и возможность понижения стоимости владения такой техникой. Патенты «Квантовые электронные устройства и режимы их работы»: евразийский патент № 003164, американский патент 6,570,224B1, корейский патент N 10-0646267, китайский патент CN 1338120.

17. Наноионика. Гига/Терабайтная внешняя память Изменение концепции создания внешней Гига/Терабитной памяти для компьютеров и других мультимедийных устройств. Это достигается путем отказа от механического сканирования поверхности носителя информации и переходе к электролитным средам и к автосканированию /Self-Scan/ носителя информации ионным кластером (IC-SS технология). Создание носителей аудио и видеоинформации, альтернативных CD, DVD, CD-R, DVD-R, магнитной ленте и другим носителям с помощью IC-SS технологии. Это достигается путем создания новых стандартов и уменьшения себестоимости изделий менее $0.01 за 1 Гбайт без стоимости информации, а также путем уменьшения стоимости считывающих устройств до $10-$30 за счет отказа от механики. Патенты Плоский дисплей с самосканирующей разверткой»: евразийский патент № 003573, американский патент № 7,265,735, «Квантовая суперпамять»: евразийский патент № 006560, американский патент № 7,282,731.

18. Наноионика. Гига/Терабайтная внешняя память Сильные стороны проекта • Отказ от механики уменьшает стоимость. • Уменьшение энергопотребления за счет отказа от механики. • Увеличение надежности за счет отказа от механики. • Отказ от дорогого монокристаллического кремния и переход на дешевую активную среду - электролит. • Однослойная топология удешевляет технологию совмещения слоев. • Отказ от литографии путем переход на штамповку полимеров. • Совмещение с существующими технологиями производства DVD. • Хранение информации в виде термоустойчивых металлических кластеров приводит к увеличению времени хранения информации и радиационной стойкости. • Большая предельная плотность записи до 50 Гбайт/см2 уменьшает удельную стоимость единицы хранения информации. • Малые размеры - пластиковая карточка вместо CD и DVD при большем объеме информации. • Скорость чтения, сопоставимая или выше скорости работы HDD за счет увеличения параллельных каналов считывания. • Патентная защищенность микроионики и наноионики.

19. Прогноз динамики продаж на мировом рынке полупроводниковых компонентов

20. Рынки электронных компонентов по отраслям

21. Литографическая система Параметр g-линия спектра ртутной лампы, l=436 нм l-линия спектра ртутной лампы, l=365 нм KrI-эксимерный лазер, l=248 нм ArI-эксимерный лазер, l=193 нм F2-эксимерный лазер, l=157 нм Экстремальное УФ-излучение плазмы лазерного разряда, l=11,8-13,4 нм Стоимость литографической системы, млн. долл. 0,8-1,5 3,0-5,0 8,0-10 13-15 18-20 Больше 30 Средняя стоимость литографии по одному функциональному слою, долл./слой 3,0 7,0 23 43 60 90-120 Характерные значения стоимости литографического оборудования и средней стоимости процесса литографии по одному слою

22. Продукция Нэ&иТ Основной продукцией Проекта будут 7,25-нм технологии создания наноэлектронных приборов - транзисторов и шин с помощью наноструйной литографии по 2D и 3D топологиям (наша разработка) и наноионных приборов – с помощью наноимпринт литографии (трансфер нано-импритинговой технологии). Объем рынков предлагаемых технологий оценивается в десятки миллиардов долларов, при чем динамика этих рынков является положительной – не менее 10% в год Потребители продукции AMD, TI, Intel, IBM, Freescale Semiconductor, США; Chartered Semiconductor Manufacturing, Сингапур; NEC, Toshiba, Япония; InfineonTechnologies, Германия; Samsung, Ю.Корея; STMicro-electronics, Швейцария; СИТРОНИКС, Россия и т.д.

23. Продукция Нэ&иТ Лицензии на технологии для производства планарных (2D) базовых матричных кристаллов для заказных гигантских интегральных схем (ГИС) на основе квантоворазмерных транзисторов с памятью на «холодных» электронах с топологическими нормами 32нм – 7,25 нм и линий связи с минимальными потерями сигналов. Эти технологии относятся к созданию универсальных матричных кристаллов для аналоговых и интегральных схем, цифровых процессоров, оперативной памяти, внешней памяти и их комбинаций Лицензии на технологии, интегрирующие нанотехнологии в субмикронные 2D технологии с топологическими нормами 180 нм - 32 нм с перспективой перехода на 7,25 нм нормы. Эти технологии позволят заменить кремниевые КМОП транзисторы на «теплых» электронах на квантоворазмерные транзисторы с памятью на «холодных» электронах Лицензии Лицензии на технологии изготовления соединительных шин из материалов с фазовыми переходами «полупроводник – сверхпроводник» и «полупроводник металл». Эти технологии позволят заменить алюминиевые и медные шины, а также оптические каналы связи между активными элементами ИС на линии связи с минимальными потерями сигналов

24. Продукция Нэ&иТ Лицензии Лицензии и прототипы технологического оборудования на базе наноструйных технологий с разрешением до 7,25 нм для производства гигантских интегральных схем (ГИС) c 2D и 3D топологиями до 10 тыс. слоев Лицензии на технологии изготовления нейроподобных логических схем и внешней памяти терабитных объемов на основе наноионики Отчет об исследованиях возможности создания параллельных вычислительных систем с производительностью 1016 операций в секунду (104 Терафлопс) и потребляемой энергией не выше 100 Вт. Результатом исследований будет разработка путей создания нейроподобного компьютера с разветвлениями 102 -104 на нейрон, что позволит создать принципиально новые ситуативные процессоры и возможность понижения стоимости владения такой техникой

25. Проект Нэ&иТ - это принципиально новый – прорывной путь для выдвижения России на лидирующие позиции в электронной промышленности мира. В его основу положено уменьшение энергопотребления транзисторов и логических элементов интегральных схем, создание новых соединительных шин с малым затуханием сигнала, создание 3D топологии с предельным разрешением 7.25 нм ! Этот подход откроет путь к созданию нейрокомпьютеров, соизмеримых по параметрам с человеческим мозгом

26. Спасибо за внимание