От параболы к микросхеме


Елизавета Милютина

В начале сентября группа студентов Федеральной политехнической школы Лозанны (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), среди членов которой было двое россиян, во время параболического полета провела уникальный эксперимент. От его результатов зависит будущее мировой микроэлектроники.

Эта история началась в октябре 2005 года, когда представители Европейского космического агентства (European Space Agency, ESA) приехали в Федеральную политехническую школу Лозанны с целью привлечения ее студентов и докторантов к участию в кампании студенческих параболических полетов, ежегодно организуемых агентством. Среди тех, кого заинтересовала эта программа, оказалось и двое наших соотечественников — студенты-магистры EPFL Алексей Алтухов и Николай Шапошников.

Параболический полет — это практически единственный способ создания в земных условиях на довольно продолжительное время (20 секунд) невесомости. «Родина» параболических полетов — СССР. Здесь они были придуманы и впервые в истории осуществлены КБ Туполева в период подготовки к полету в космос Юрия Гагарина. Сегодня параболические полеты широко применяются в Европе и США, но, к сожалению, не в России. Во время параболических полетов в самолете в импульсном режиме (то есть в течение 20 секунд невесомости) проводятся научные эксперименты, требующие условий микрогравитации. Как правило, такие эксперименты связаны с физикой и биологией.

Борьба за право участия в кампании студенческих параболических полетов ESA была жесткой. Желающих оказалось очень много. В результате эксперты отобрали 30 команд из
18 стран Европы. Швейцарию представляла группа PURE (PUrification Related Experiment, http://pure.epfl.ch),
в которую вошли четыре студента EPFL: Алексей Алтухов (шеф группы), Николай Шапошников, француз Марк Амбюль, португалец Александр де Оливейра э Суса — и два профессора EPFL: Давор Павуна и Николя Гранджан. Эта группа была выбрана из шести швейцарских команд, участвовавших в конкурсе.

Возможно, решение строгих экспертов ESA объясняется тем, что группа PURE предложила уникальный эксперимент: провести изучение нового метода очистки кристаллов полупроводников InSb в условиях микрогравитации.

Полупроводник InSb — новый перспективный материал, который во второй половине следующего десятилетия может стать основой для усовершенствованных микропроцессоров и других логических схем. Как известно, главная задача, стоящая сейчас перед исследователями полупроводниковой индустрии, — это уменьшение энергопотребления и размеров чипов, а также повышение их производительности. Решающим здесь является работа с новыми материалами, способными заменить или дополнить сегодняшнюю кремниевую подложку.

Корпорация Intel видит в полупроводнике InSb прекрасную альтернативу кремнию. Согласно ее заявлению,
в 2015 году InSb заменит кремний в производстве микросхем. Проведенные с этим полупроводником эксперименты доказали, что он значительно снижает энергопотребление микросхем, а также повышает их производительность, что создает хорошие предпосылки для дальнейшего развития вычислительных платформ.

Однако несмотря на многообещающие перспективы, вопрос перехода к технологическому процессу производства микросхем на основе полупроводника InSb остается пока открытым. Отчасти это связано с дороговизной самого материала и с тем, что кристаллы InSb обладают впечатляющим количеством дефектов. Решить проблему очистки и взялась группа PURE. Ею была поставлена задача исследовать в условиях невесомости, когда на дефекты не действует сила тяжести, новый метод очистки кристаллов полупроводников InSb. Потом этот метод может быть с успехом использован и на земле.

Поддержку эксперименту группы PURE оказывали Департамент физики Федеральной политехнической школы Лозанны, крупнейший российский авиационный холдинг «Сухой», а также
15 профессоров EPFL, среди которых был и единственный в Швейцарии астронавт Клод Николье. На весь эксперимент потрачено около 15 тыс. евро.
Сама же кампания студенческих параболических полетов ESA стоила около 30 млн евро.

6 сентября состоялся полет группы PURE. Самолет A 300 ZERO G с двумя членами группы на борту, стартовав в Брюсселе, выполнил серию из 30 парабол над Атлантическим океаном, по 20 секунд каждая, и через три часа приземлился в Бордо. По словам Алексея Алтухова, эксперимент прошел без технических накладок. Сейчас ампулы, в которых очищали новый материал, находятся в Швейцарии, где в скором времени будет проведен анализ их содержимого.

Дальнейшая же судьба нового метода очистки кристаллов полупроводников InSb группой PURE зависит от инвесторов. Согласно бизнес-плану, составленному членами группы, финансовых вложений из-за сложности самого процесса и дороговизны материала требуется 2 млн евро, время выхода предприятия на самоокупаемость — три года. Однако Алексей Алтухов твердо уверен, что затраты окупятся с лихвой.