Согласно оценкам группы International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), в 2028 году полупроводниковая индустрия впадёт в ступор, если не будет найдена возможность выпускать электронные приборы с намного меньшими нормами производства, чем сейчас. Речь идёт о техпроцессах с технологическими нормами менее 3 нм, для чего традиционные полупроводники не подходят. В качестве одной из альтернатив, которая может помочь уменьшить размеры затворов транзисторов до атомарного уровня, обещают стать транзисторы с каналами из углеродных нанотрубок.

Каждая нанотрубка способна пропускать ток силой до 15 мкА. Располагая трубки параллельно можно создать транзистор с заданной силой тока. Задача стоит научиться располагать углеродные нанотрубки компактными группами и выровненными под линеечку. По словам разработчиков компании IBM, в данных вопросах наметились подвижки. Созданы техпроцессы, позволяющие нанотрубкам самовыравниваться и уплотняться. Также разработаны методики, удаляющие из каналов транзисторов нанотрубки из металлов, которые неизбежно возникают в процессе создания углеродных нанотрубок.

На днях разработчики IBM преодолели ещё один барьер на пути к транзисторам с каналами из нанотрубок. Проблемным узлом транзисторов, который перестал масштабироваться, стали металлические контакты с обоих концов канала. По мере уменьшения масштаба производства площадь контакта сокращалась, что вело к увеличению сопротивления в месте контакта с каналом. Рост сопротивления — это потери. Чем дальше, тем более катастрофические. Новый способ соединения металлического проводника с каналом, предложенный IBM, даст возможность выпускать транзисторы с нормами до 1,8 нм. Это запас на четыре поколения техпроцессов вперёд.

Технология IBM похожа на микролитьё или микросварку. Химическим способом концы нанотрубок привариваются к металлическим контактам. В качестве "припоя" используется молибден. Температура сварки — 850 градусов по Цельсию. До этого углеродные нанотрубки традиционным способом осаждаются в вакууме на кремниевую пластину. Затем происходит высокотемпературный отжиг, приваривающий нанотрубки в виде затворов к токопроводящим металлическим проводникам. Полученные в ходе эксперимента затворы показали суммарное сопротивление на концах канала, равное 36 кОм. Тем самым компания IBM доказала, что возможность уменьшить масштаб производства всё-таки остаётся. Другое дело, что полноценных техпроцессов для этого пока никто ещё не разработал.