0:00:01.246,0:00:04.830
Раньше компьютеры были размером с комнату.

0:00:04.854,0:00:06.446
Сейчас они помещаются в карман,

0:00:06.470,0:00:07.641
на запястье,

0:00:07.665,0:00:10.984
они даже могут быть[br]имплантированы в тело человека.

0:00:11.008,0:00:12.289
Здорово, не правда ли?

0:00:12.809,0:00:17.146
Все это стало доступно благодаря[br]уменьшению размеров транзисторов —

0:00:17.170,0:00:19.662
крошечных переключателей[br]в электронных цепях

0:00:19.686,0:00:21.462
самого сердца компьютера.

0:00:22.051,0:00:25.223
Для этого понадобились[br]десятилетия разработок,

0:00:25.247,0:00:28.045
прорывов в областях науки и инженерии,

0:00:28.069,0:00:30.741
а также миллиарды долларов инвестиций.

0:00:31.352,0:00:34.100
Но это дало нам огромные[br]вычислительные возможности,

0:00:34.124,0:00:35.929
гигантские объёмы памяти

0:00:35.953,0:00:40.895
и цифровую революцию,[br]плодами которой мы сегодня пользуемся.

0:00:41.665,0:00:44.433
Плохая новость в том,

0:00:44.457,0:00:47.589
что мы близки к тому,[br]чтобы уткнуться в цифровой барьер,

0:00:47.613,0:00:51.963
поскольку темпы миниатюризации[br]транзисторов замедляются.

0:00:52.471,0:00:55.345
Это происходит одновременно

0:00:55.369,0:00:59.367
с неуклонно продолжающимся прогрессом[br]в областях программного обеспечения,

0:00:59.391,0:01:03.151
искусственного интеллекта[br]и больших данных.

0:01:03.175,0:01:08.215
Наши устройства рутинно[br]распознают лица, дополняют реальность

0:01:08.239,0:01:12.464
и даже управляют автомобилями[br]на коварных дорогах с хаотичным движением.

0:01:12.959,0:01:14.166
Это поразительно.

0:01:14.618,0:01:19.285
Но если мы не будем поспевать[br]за аппетитами программного обеспечения,

0:01:19.309,0:01:23.096
то достигнем той стадии[br]развития технологий,

0:01:23.120,0:01:27.330
когда возможности,[br]которые даёт программное обеспечение,

0:01:27.354,0:01:28.981
будут ограничены аппаратурой.

0:01:29.075,0:01:33.583
Нам всем знакомо раздражение от того,[br]что старые смартфоны или планшеты

0:01:33.607,0:01:36.771
начинают тормозить с течением времени,[br]вплоть до полной остановки,

0:01:36.795,0:01:40.770
из-за растущего груза[br]обновлений и новых функций.

0:01:40.794,0:01:44.177
И ведь совсем недавно, после покупки,[br]всё работало отлично.

0:01:44.201,0:01:48.711
Но жадные разработчики постепенно «съели»

0:01:48.735,0:01:50.151
весь объём памяти устройства.

0:01:51.883,0:01:55.495
Полупроводниковая промышленность[br]об этом хорошо осведомлена

0:01:55.519,0:01:59.403
и занимается разработкой[br]всевозможных креативных решений,

0:01:59.427,0:02:03.738
включая переход от транзисторов[br]к квантовым вычислениям

0:02:03.762,0:02:07.974
или применение транзисторов[br]в альтернативных архитектурах,

0:02:07.998,0:02:09.601
например, в нейронных сетях,

0:02:09.625,0:02:12.638
для создания более надёжных[br]и эффективных микросхем.

0:02:13.270,0:02:16.609
Но такие разработки[br]потребуют значительного времени,

0:02:16.633,0:02:21.260
а нам нужно, по большому счёту,[br]немедленное решение этой проблемы.

0:02:22.899,0:02:27.681
Темпы миниатюризации[br]транзисторов замедляются,

0:02:27.705,0:02:32.391
потому что постоянно растёт[br]сложность процесса их изготовления.

0:02:33.142,0:02:36.392
До изобретения интегральных схем

0:02:36.416,0:02:39.725
транзисторы были весьма громоздкими

0:02:39.749,0:02:42.440
и строились на основе[br]кристаллических кремниевых пластин.

0:02:42.946,0:02:45.725
И в результате 50 лет[br]непрерывного развития

0:02:45.749,0:02:49.122
на текущий момент удалось[br]уменьшить размер транзисторов

0:02:49.146,0:02:51.675
до 10 нанометров.

0:02:52.361,0:02:54.798
На одном квадратном миллиметре[br]кремниевой пластины

0:02:54.822,0:02:57.785
можно разместить[br]более миллиарда транзисторов.

0:02:58.273,0:03:00.295
Для сравнения,

0:03:00.319,0:03:04.145
толщина человеческого волоса[br]составляет 100 микрон.

0:03:04.169,0:03:06.688
Диаметр почти невидимого эритроцита

0:03:06.712,0:03:08.311
составляет 8 микрон,

0:03:08.335,0:03:11.735
на срезе волоса поместится аж 12 таковых.

0:03:12.467,0:03:15.567
Для сравнения, транзистор намного меньше,

0:03:15.591,0:03:19.439
его ширина составляет[br]ничтожную долю микрона.

0:03:19.463,0:03:23.009
По диаметру эритроцита

0:03:23.033,0:03:25.011
можно разместить более 260 транзисторов,

0:03:25.035,0:03:29.499
на срезе человеческого[br]волоса — более 3 000.

0:03:29.523,0:03:33.847
У вас в кармане прямо сейчас находятся[br]уму непостижимые нанотехнологии.

0:03:35.204,0:03:37.392
Помимо очевидных преимуществ

0:03:37.416,0:03:41.250
размещения большего числа[br]транзисторов на чипе,

0:03:41.984,0:03:45.476
маленькие транзисторы

0:03:46.166,0:03:50.567
быстрее и значительно эффективнее.

0:03:50.591,0:03:53.068
Это сочетание позволило

0:03:53.092,0:03:57.391
снизить стоимость, увеличить[br]производительность и эффективность

0:03:57.415,0:03:59.478
замечательной современной электроники.

0:04:02.415,0:04:05.179
При производстве интегральных схем

0:04:05.203,0:04:08.411
транзисторы наращиваются послойно

0:04:08.435,0:04:10.788
на кристаллической кремниевой пластине.

0:04:11.332,0:04:13.560
Упрощённо,

0:04:13.584,0:04:17.865
каждая крошечная деталь схемы

0:04:17.889,0:04:20.221
проецируется на поверхность[br]кремниевой пластины

0:04:20.245,0:04:23.924
и записывается[br]на светочувствительный носитель,

0:04:23.948,0:04:26.887
а затем вытравливается в нём,

0:04:26.911,0:04:29.932
чтобы сохранить рельеф[br]на его нижних слоях.

0:04:30.612,0:04:34.696
Этот процесс за последние годы[br]чрезвычайно улучшился,

0:04:34.720,0:04:38.163
позволив современной электронике[br]достичь сегодняшней производительности.

0:04:38.279,0:04:41.721
Но с уменьшением размеров транзисторов

0:04:41.745,0:04:44.782
стали заметны физические ограничения

0:04:44.806,0:04:46.689
этого технологического процесса.

0:04:48.515,0:04:51.620
Новейшие системы создания рельефа

0:04:51.644,0:04:53.947
становятся настолько сложны,

0:04:53.971,0:04:58.701
что каждый станок, по моим сведениям,[br]стóит более 100 миллионов долларов.

0:04:58.725,0:05:03.012
На заводах по производству полупроводников[br]находятся десятки таких станков.

0:05:03.036,0:05:07.462
Встаёт серьёзный вопрос о жизнеспособности[br]этого подхода в долгосрочной перспективе.

0:05:08.441,0:05:12.121
Мы уверены, что производство микросхем

0:05:12.145,0:05:16.168
можно организовать совершенно[br]по-другому и намного дешевле,

0:05:16.966,0:05:20.939
используя молекулярную инженерию[br]и имитируя природу

0:05:20.963,0:05:24.576
в нанодиапазоне наших транзисторов.

0:05:25.267,0:05:28.868
Как я уже сказал,[br]при традиционном производстве

0:05:28.952,0:05:32.076
все мельчайшие детали схемы[br]проецируются на кремниевую основу.

0:05:32.818,0:05:35.562
Но в структуре интегральной схемы,

0:05:35.586,0:05:37.560
в массивах транзисторов,

0:05:37.584,0:05:41.213
многие элементы повторяются миллионы раз.

0:05:41.237,0:05:43.845
Это структура с высокой повторяемостью.

0:05:44.331,0:05:47.399
И мы хотим использовать[br]преимущества этой повторяемости

0:05:47.423,0:05:50.120
в альтернативной технологии производства.

0:05:50.144,0:05:53.579
Мы хотим использовать[br]самособирающиеся материалы

0:05:53.603,0:05:56.580
для естественного формирования[br]повторяющихся структур,

0:05:56.604,0:05:58.987
необходимых для производства транзисторов.

0:06:00.052,0:06:02.194
Мы подбираем материалы,

0:06:02.218,0:06:05.655
делающие всю тяжёлую работу[br]по формированию точного рельефа

0:06:05.679,0:06:10.538
вместо того, чтобы выжимать всё возможное[br]и невозможное из технологии проецирования.

0:06:11.909,0:06:15.808
В природе много примеров самосборки,

0:06:15.832,0:06:19.242
начиная с липидных мембран[br]и заканчивая клеточными структурами,

0:06:19.266,0:06:22.321
так что мы знаем, что это[br]может быть надёжным решением.

0:06:22.345,0:06:25.906
То, что приемлемо для природы,[br]должно быть приемлемо и для нас.

0:06:26.549,0:06:31.349
Мы хотим использовать в технологии[br]производства полупроводников

0:06:31.373,0:06:35.338
встречающийся в природе[br]надёжный принцип самосборки.

0:06:36.929,0:06:39.544
Один такой тип[br]самоагрегирующегося материала,

0:06:40.388,0:06:42.635
известный как блок-сополимер,

0:06:42.659,0:06:47.442
состоит из двух полимерных цепей[br]длиной в несколько десятков нанометров.

0:06:47.466,0:06:49.517
Но эти цепи не переносят друг друга.

0:06:49.541,0:06:51.025
Они отталкивают друг друга,

0:06:51.049,0:06:54.946
как масло и вода,[br]или мои подростки сын и дочь.

0:06:54.970,0:06:56.327
(Смех)

0:06:56.351,0:06:59.125
Но мы безжалостно соединяем их,

0:06:59.149,0:07:01.844
создавая, по мере их попыток отделиться,

0:07:01.868,0:07:04.074
внутренний конфликт в системе,

0:07:04.716,0:07:08.001
В куске материала таких[br]взаимодействий миллиарды,

0:07:08.025,0:07:11.326
похожие компоненты пытаются[br]притянуться друг к другу,

0:07:11.350,0:07:14.159
противоположные —[br]оттолкнуться друг от друга,

0:07:14.183,0:07:15.338
причём одновременно.

0:07:15.362,0:07:19.116
Это и есть встроенный конфликт,[br]напряжённость в системе.

0:07:19.140,0:07:23.449
Всё ходит кругами, выгибается,[br]пока не примет окончательную форму.

0:07:24.209,0:07:28.257
Самособранная естественным путём[br]в нанодиапазоне форма

0:07:28.281,0:07:32.008
регулярна, периодична и долговечна,

0:07:32.032,0:07:35.890
и именно это необходимо[br]для массивов транзисторов

0:07:37.347,0:07:39.998
Следовательно, можно использовать[br]молекулярную инженерию

0:07:40.032,0:07:42.966
для создания форм различных размеров

0:07:42.990,0:07:45.053
с различной периодичностью.

0:07:45.077,0:07:47.808
Например, если взять симметричную молекулу

0:07:47.832,0:07:50.907
с двумя полимерными цепями схожей длины,

0:07:50.931,0:07:53.602
из неё естественным образом[br]самосборки сформируется

0:07:53.626,0:07:56.555
длинная извилистая линия,

0:07:56.579,0:07:58.389
сильно напоминающая отпечаток пальца.

0:07:58.951,0:08:01.273
Ширина линий отпечатков пальцев

0:08:01.297,0:08:03.307
и расстояние между ними

0:08:03.331,0:08:07.242
определяется длиной полимерных цепей

0:08:07.266,0:08:10.560
и уровнем встроенного в систему конфликта.

0:08:11.320,0:08:13.878
Мы даже можем создать[br]более развитые структуры,

0:08:15.487,0:08:17.926
используя асимметричные молекулы,

0:08:18.839,0:08:22.924
где одна полимерная цепь[br]намного короче другой.

0:08:23.749,0:08:26.459
В таком случае образуется[br]следующая структура:

0:08:26.483,0:08:30.283
короткие цепи формируют[br]в центре плотный шар,

0:08:30.307,0:08:34.148
окружённый длинными,[br]противоположными полимерными цепями,

0:08:34.172,0:08:36.220
образующими естественный цилиндр.

0:08:37.089,0:08:39.164
Размер этого цилиндра

0:08:39.188,0:08:42.603
и расстояние между цилиндрами,[br]их периодичность

0:08:42.627,0:08:46.221
опять же зависят от длины полимерных цепей

0:08:46.245,0:08:48.983
и уровня встроенного конфликта.

0:08:49.896,0:08:53.774
Иными словами, мы используем[br]молекулярные технологии

0:08:53.798,0:08:56.623
для формирования самособирающихся[br]структур в нанодиапазоне

0:08:56.647,0:09:01.557
в виде линий или цилиндров[br]с требуемыми размерами и периодичностью.

0:09:02.369,0:09:05.666
Мы используем химию,[br]химические технологии,

0:09:05.690,0:09:10.479
чтобы производить детали[br]для транзисторов в нанодиапазоне.

0:09:13.611,0:09:17.660
Способность этих структур к самосборке

0:09:17.684,0:09:20.121
является только половиной[br]решения проблемы,

0:09:20.145,0:09:22.954
нам всё ещё нужно их расположить

0:09:22.978,0:09:26.528
в интегральных схемах[br]на месте транзисторов.

0:09:27.246,0:09:29.984
Это достигается относительно просто

0:09:30.008,0:09:36.845
с использованием широких[br]направляющих фиксаторов,

0:09:36.909,0:09:38.930
крепящих самособранные структуры по месту

0:09:38.954,0:09:41.801
и выстраивающих параллельно

0:09:41.825,0:09:43.175
аналогичные структуры,

0:09:43.199,0:09:45.599
присоединяя их к направляющим.

0:09:46.510,0:09:51.149
Например, для создания[br]тонкой 40-нанометровой линии,

0:09:51.173,0:09:55.311
которую очень тяжело создать[br]с традиционной проекционной технологией,

0:09:56.274,0:10:01.059
можно построить с обычной технологией

0:10:01.083,0:10:03.587
120-нанометровую направляющую структуру,

0:10:03.611,0:10:10.202
и эта структура объединит три[br]40-нанометровых линии между ними.

0:10:10.226,0:10:14.995
То есть материалы сами по себе[br]создают сложный рельеф.

0:10:15.790,0:10:19.697
Мы называем этот подход[br]«управляемая самоагрегация».

0:10:21.586,0:10:24.340
Проблема с этим состоит в том,

0:10:24.364,0:10:28.840
что всю систему нужно[br]выстроить практически идеально,

0:10:28.864,0:10:34.145
поскольку малейший изъян в структуре[br]приведёт к неисправности транзистора.

0:10:34.169,0:10:37.138
И поскольку в наших схемах[br]миллиарды транзисторов,

0:10:37.162,0:10:40.390
нужна практически идеальная[br]молекулярная система.

0:10:40.977,0:10:42.982
Но чтобы этого достичь,

0:10:43.006,0:10:45.163
мы собираемся приложить[br]все возможные усилия,

0:10:45.197,0:10:47.189
от чистоты химических веществ

0:10:47.213,0:10:49.539
до тщательной обработки материалов

0:10:49.563,0:10:51.134
на полупроводниковых заводах,

0:10:51.158,0:10:55.730
чтобы не допустить ни малейшего[br]наноскопического дефекта.

0:10:57.311,0:11:02.501
Так что управляемая самоагрегация —[br]это новая интересная передовая технология,

0:11:02.525,0:11:05.094
но она всё ещё находится[br]на стадии развития.

0:11:05.680,0:11:09.541
Но в нас растёт уверенность,[br]что всего лишь через несколько лет

0:11:09.565,0:11:11.252
её можно будет применить

0:11:11.276,0:11:14.233
как революционный производственный процесс

0:11:14.257,0:11:16.324
в полупроводниковой промышленности.

0:11:17.014,0:11:20.048
Если мы этого добъёмся,[br]если всё пройдёт успешно,

0:11:20.072,0:11:21.603
мы сможем продолжить

0:11:21.627,0:11:24.885
недорогое уменьшение транзисторов,

0:11:24.909,0:11:28.662
продолжить распространение[br]вычислительных возможностей

0:11:28.686,0:11:30.568
и цифровой революции.

0:11:30.592,0:11:34.137
Может быть, это будет рассвет новой эры

0:11:34.161,0:11:36.392
производства на молекулярном уровне.

0:11:36.416,0:11:37.947
Здорово, не правда ли?

0:11:38.519,0:11:39.677
Спасибо.

0:11:39.701,0:11:43.910
(Аплодисменты)