eng
Нано – показатель инновационности технологий. Нанотехнологии для электроники – это массовое производство приборов и интегральных схем с минимальными размерами элементов от 100 до 1 нм, что позволяет изготавливать современные высокоэффективные устройства при экономии средств. Представлен краткий обзор проектов стандартов Технического комитета МЭК/ТК 113 и Института инженеров электротехники и электроники. Основная цель международной стандартизации – перенести инновации в наноэлектронике из научно-исследовательских лабораторий на информационный и телекоммуникационный рынки.
Теги: квантовое переплетение нановозможный продукт наноэлектромеханические системы наноэлектроника одно-электронный транзистор углеродные нанотрубки
Синтез углеродных нанотрубок (УНТ) эксперты сегодня сравнивают с "силиконовыми технологиями" начала 50-х годов XX века [1]. Неудивительно, что вопросы стандартизации в рассматриваемой области привлекают внимание специалистов по всему миру. Правда, в России роль УНТ в продвижении нанотехнологий в электронику явно недооценивается [2]. Между тем, к активной разработке стандартов в области наноэлектроники приступила Международная электротехническая комиссия (МЭК). Первой публикацией в этой области стал стандарт МЭК 62624:2009 "Методы измерений электрических характеристик УНТ" (рис.1), принятый по ускоренной процедуре (fast track), поскольку он идентичен одноименному стандарту IEEE Std 1650–2005, изданному шесть лет назад Международным институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) и практически сразу же получившему статус американского национального стандарта (ANSI/IEEE).
В стандарте указывается: при измерениях характеристик могут допускаться существенные ошибки вследствие природы УНТ, поэтому в нем описываются наиболее общие источники таких ошибок и рекомендуемые методы минимизации эффекта, создаваемого каждой ошибкой. Разработка стандарта была обусловлена отсутствием определенных методов испытаний в данной области, что серьезным образом препятствовало распространению нанотехнологий.
Структура стандарта представлена в табл.1. Пользователям предлагаются процедуры характеризации УНТ и формат отчетных данных, которые могут использоваться при исследованиях и в производстве. Кроме того, рекомендуются необходимые процедуры валидации методов.
Несмотря на краткость (объем 14 с.), за шесть лет, прошедших после публикации, стандарт доказал свою востребованность. Он имеет статус национального в таких европейских странах как ФРГ, Нидерланды, Норвегия. Ожидается, что в России в ближайшее время он получит статус ГОСТ Р1 . С учетом накопленного опыта практического применения в МЭК уже поднят вопрос о его пересмотре и актуализации.
В целях активизации разработки стандартов в обсуждаемой области в 2007 году был образован профильный Технический комитет (ТК) МЭК/ТК113, секретариат которого ведет Германия. Он включает 87 экспертов из 12 стран, в том числе из России, и поддерживает тесные связи с ТК ИСО/ТК229, причем их первая и вторая рабочие группы (РГ) являются совместными (JWG1 и JWG2). В табл.2 представлены текущие разработки третьей РГ МЭК/ТК113 "Характеристики наноматериалов для электротехнических компонентов и систем" (IEC/TC113/WG3).
Большая часть стандартов находится пока в стадии разработки и лишь два представлены на первичное обсуждение. В марте этого года был опубликован 15-страничный новейший стандарт для УНТ – IEC/PAS 62565-2-1:2011. Этот документ имеет необычный для России статус "публично доступной спецификации" (PAS), т.е. своеобразный предстандарт pre-standard2, изданный как реакция на срочную потребность, но имеющий весьма низкий уровень консенсуса, достигнутого лишь среди экспертов РГ. На стадии финального голосования проект в его нынешнем виде был поддержан экспертами лишь из девяти стран: США, России, Японии, Южной Кореи, Китая, ФРГ, Канады, ЮАР, Италии. На пленарном заседании МЭК/ТК113 в Сиэтле (США) в октябре прошлого года было решено, что работы для достижения более широкого консенсуса будут продолжены. Конечная цель – издание полноценного стандарта к январю 2013 года. Лидером проекта выступил профессор В.Бергхольц из Университета Якобса (Бремен, ФРГ).
Как видно из названия и структуры документа (табл.3), он представляет собой попытку унифицировать на международном уровне формат технического описания, предназначенного для промышленного применения в электронной продукции одностенных УНТ, с целью включения их характеристик в двустороннюю спецификацию, подготавливаемую продавцом и пользователем.
Разработчики документа признают, что существует ряд модификаций УНТ, причем различия в физической структуре приводят к заметным отличиям в их электрических, оптических и химических свойствах. Чтобы облегчить получение УНТ со сформированными на заказ свойствами (длина, диаметр, чистота, хиральность, тип проводимости), крайне важно для доказательства соответствия определить их стандартизованным способом, указав допустимые пределы и предусмотрев методы характеризации. По этой причине значение настоящего документа представляется крайне важным. В ближайшее время настоящая спецификация в России как и за рубежом оперативно получит национальный статус (ГОСТ РМЭК 62565-2-1)3.
Словари по наноэлектронике
и нанофотонике
Продолжается активная разработка международных словарей ИСО/МЭК серии 80004 [3]. К состоявшемуся в октябре прошлого года пленарному заседанию МЭК/ТК113 был представлен первый проект словаря IEC/TS 80004-9 "Нанотехнологии – Словарь. Часть 9: Электротехнические продукты и системы". Его разработку было предложено возглавить профессору А.Тамбурано (Университет Рима, Италия).
Пока проект словаря насчитывает всего 46 терминов, причем лишь часть из них имеет сформулированные дефиниции. Так, разработчики предлагают включить в него следующие ключевые термины:
• "наноэлектроника" (nano- electronics),
• "молекулярная электроника" (molecular electronics);
• "наномасштабный электрический контакт" (nanoscale electric contact);
• "нано-электромеханические системы" (nano-electromechanic systems, NEMS);
• "спинтроника" (spintronics);
• "туннельное магнитосопротивление" (tunnel magnetoresistance, TMR);
• "одноэлектронный транзистор" (single-electron transistor);
• "гигантский магнитоустойчивый эффект" (giant magnetoresistive (GMR) effect);
• "квантовое переплетение" (quantum entanglement);
• "время декогеренции" (decoherence time).
К пленарному заседанию также был представлен первый рабочий проект словаря IEC/TS 80004-10 "Нанотехнологии – Словарь. Часть 10: Фотонные компоненты и системы". Пока в него включено 26 терминов (лишь 14 имеют предложенные дефиниции), среди них:
• "нанофотоника" (nano-photonics);
• "фотонные метаматериалы" (photonic metamaterials);
• "фотонный кристалл" (photonic crystal) (рис.2);
• "рассеяние света" (light scattering);
• "участок рассеяния" (scattering site);
• "релеевское рассеяние" (Rayleigh scattering);
• "люминесцентная наночастица" (luminescent nanoparticle).
Обращает на себя внимание включение в проекты обоих словарей нового термина "нановозможный продукт" (nanoenabled product), сформулированного как "продукт со свойствами и функциями, которые могут быть достигнуты лишь с помощью нанотехнологий". Разработчики предлагают включить в оба словаря также родственные дефиниции:
• "нановозможный компонент" (nanoenabled component);
• "нановозможные характеристики" (nanoenabled characteristics);
• "нановозможная система" (nanoenabled system).
Оба словаря разрабатываются на международном уровне, и подготовка их к публикации первой совместной РГ ТК ИСО/ТК229 и ТК МЭК/ТК113 (JWG1) ожидается не ранее 2012–2013 годов. Фундаментом для них стали изданные ранее международные словари ИСО/МЭК серии 80004. К сожалению, ни один из них не имеет статуса ГОСТ Р ИСО. Тем не менее, выпущенный недавно российский словарь по нанотехнологиям [4] включает ряд терминов для наноэлектроники и нанофотоники, часть из которых имеет схожие с международными формулировки.
В заключение следует отметить, что вслед за стандартом IEEE Std 1650–2005 IEEE разрабатывает два новых стандарта (табл.4). Группу по разработке первого из них возглавляет Х.Мехам (Университет штата Юта, США), а второго – д-р К.Кальянасундара (компания Motorola). Не исключено, что после публикации оба стандарта могут быть одобрены по ускоренной процедуре как стандарты МЭК, что должно способствовать их более широкому признанию и распространению.
Основная цель международной стандартизации в рассматриваемой области – перенести инновации в наноэлектронике из научно-исследовательских лабораторий на информационный, телекоммуникационный и оптоэлектронный рынки [5], предложив согласованные подходы и решения, которые могут реально продвинуть развитие наноиндустрии. По словам директора по технологической стратегии корпорации Intel, председателя международного проекта "Дорожная карта технологий для полупроводников" П.Гардини, стандарты в эру нанотехнологий будут играть едва ли не главнейшую роль при появлении новых материалов и применении методов изготовления полупроводников [6].
Автор выражает искреннюю признательность секретарю первой совместной РГ (JWG1) Б.Хайдону (Brian Haydon) за любезно предоставленные материалы и оказанную неоценимую помощь в написании статьи.
Литература
1. Разработка Стратегического плана стандартизации в области наноэлектроники. – Мир стандартов, 2009, № 8(39), с.74–76.
2. Перспективы развития наноэлектроники в России (интервью с И.Кучерявым). – Наноиндустрия, 2010, № 4, с.6–8.
3. Хохлявин С. К единой терминологической базе нанотехнологий. – Наноиндустрия, 2010, № 5, с.90–97.
4. Нанотехнологии, метрология, стандартизация и сертификация в терминах и определениях./Под ред. М.В. Ковальчука, П.А. Тодуа. – Техносфера, 2009.
5. Татарников О. На краю пропасти. – КомпьютерПресс, 2007, № 8.
6. Paolo A.Gargini. Sustaining Moore’s Law – Microelectronics, nanoelectronics and beyond. – ISO Focus, April 2007, p.28–30.
В стандарте указывается: при измерениях характеристик могут допускаться существенные ошибки вследствие природы УНТ, поэтому в нем описываются наиболее общие источники таких ошибок и рекомендуемые методы минимизации эффекта, создаваемого каждой ошибкой. Разработка стандарта была обусловлена отсутствием определенных методов испытаний в данной области, что серьезным образом препятствовало распространению нанотехнологий.
Структура стандарта представлена в табл.1. Пользователям предлагаются процедуры характеризации УНТ и формат отчетных данных, которые могут использоваться при исследованиях и в производстве. Кроме того, рекомендуются необходимые процедуры валидации методов.
Несмотря на краткость (объем 14 с.), за шесть лет, прошедших после публикации, стандарт доказал свою востребованность. Он имеет статус национального в таких европейских странах как ФРГ, Нидерланды, Норвегия. Ожидается, что в России в ближайшее время он получит статус ГОСТ Р1 . С учетом накопленного опыта практического применения в МЭК уже поднят вопрос о его пересмотре и актуализации.
В целях активизации разработки стандартов в обсуждаемой области в 2007 году был образован профильный Технический комитет (ТК) МЭК/ТК113, секретариат которого ведет Германия. Он включает 87 экспертов из 12 стран, в том числе из России, и поддерживает тесные связи с ТК ИСО/ТК229, причем их первая и вторая рабочие группы (РГ) являются совместными (JWG1 и JWG2). В табл.2 представлены текущие разработки третьей РГ МЭК/ТК113 "Характеристики наноматериалов для электротехнических компонентов и систем" (IEC/TC113/WG3).
Большая часть стандартов находится пока в стадии разработки и лишь два представлены на первичное обсуждение. В марте этого года был опубликован 15-страничный новейший стандарт для УНТ – IEC/PAS 62565-2-1:2011. Этот документ имеет необычный для России статус "публично доступной спецификации" (PAS), т.е. своеобразный предстандарт pre-standard2, изданный как реакция на срочную потребность, но имеющий весьма низкий уровень консенсуса, достигнутого лишь среди экспертов РГ. На стадии финального голосования проект в его нынешнем виде был поддержан экспертами лишь из девяти стран: США, России, Японии, Южной Кореи, Китая, ФРГ, Канады, ЮАР, Италии. На пленарном заседании МЭК/ТК113 в Сиэтле (США) в октябре прошлого года было решено, что работы для достижения более широкого консенсуса будут продолжены. Конечная цель – издание полноценного стандарта к январю 2013 года. Лидером проекта выступил профессор В.Бергхольц из Университета Якобса (Бремен, ФРГ).
Как видно из названия и структуры документа (табл.3), он представляет собой попытку унифицировать на международном уровне формат технического описания, предназначенного для промышленного применения в электронной продукции одностенных УНТ, с целью включения их характеристик в двустороннюю спецификацию, подготавливаемую продавцом и пользователем.
Разработчики документа признают, что существует ряд модификаций УНТ, причем различия в физической структуре приводят к заметным отличиям в их электрических, оптических и химических свойствах. Чтобы облегчить получение УНТ со сформированными на заказ свойствами (длина, диаметр, чистота, хиральность, тип проводимости), крайне важно для доказательства соответствия определить их стандартизованным способом, указав допустимые пределы и предусмотрев методы характеризации. По этой причине значение настоящего документа представляется крайне важным. В ближайшее время настоящая спецификация в России как и за рубежом оперативно получит национальный статус (ГОСТ РМЭК 62565-2-1)3.
Словари по наноэлектронике
и нанофотонике
Продолжается активная разработка международных словарей ИСО/МЭК серии 80004 [3]. К состоявшемуся в октябре прошлого года пленарному заседанию МЭК/ТК113 был представлен первый проект словаря IEC/TS 80004-9 "Нанотехнологии – Словарь. Часть 9: Электротехнические продукты и системы". Его разработку было предложено возглавить профессору А.Тамбурано (Университет Рима, Италия).
Пока проект словаря насчитывает всего 46 терминов, причем лишь часть из них имеет сформулированные дефиниции. Так, разработчики предлагают включить в него следующие ключевые термины:
• "наноэлектроника" (nano- electronics),
• "молекулярная электроника" (molecular electronics);
• "наномасштабный электрический контакт" (nanoscale electric contact);
• "нано-электромеханические системы" (nano-electromechanic systems, NEMS);
• "спинтроника" (spintronics);
• "туннельное магнитосопротивление" (tunnel magnetoresistance, TMR);
• "одноэлектронный транзистор" (single-electron transistor);
• "гигантский магнитоустойчивый эффект" (giant magnetoresistive (GMR) effect);
• "квантовое переплетение" (quantum entanglement);
• "время декогеренции" (decoherence time).
К пленарному заседанию также был представлен первый рабочий проект словаря IEC/TS 80004-10 "Нанотехнологии – Словарь. Часть 10: Фотонные компоненты и системы". Пока в него включено 26 терминов (лишь 14 имеют предложенные дефиниции), среди них:
• "нанофотоника" (nano-photonics);
• "фотонные метаматериалы" (photonic metamaterials);
• "фотонный кристалл" (photonic crystal) (рис.2);
• "рассеяние света" (light scattering);
• "участок рассеяния" (scattering site);
• "релеевское рассеяние" (Rayleigh scattering);
• "люминесцентная наночастица" (luminescent nanoparticle).
Обращает на себя внимание включение в проекты обоих словарей нового термина "нановозможный продукт" (nanoenabled product), сформулированного как "продукт со свойствами и функциями, которые могут быть достигнуты лишь с помощью нанотехнологий". Разработчики предлагают включить в оба словаря также родственные дефиниции:
• "нановозможный компонент" (nanoenabled component);
• "нановозможные характеристики" (nanoenabled characteristics);
• "нановозможная система" (nanoenabled system).
Оба словаря разрабатываются на международном уровне, и подготовка их к публикации первой совместной РГ ТК ИСО/ТК229 и ТК МЭК/ТК113 (JWG1) ожидается не ранее 2012–2013 годов. Фундаментом для них стали изданные ранее международные словари ИСО/МЭК серии 80004. К сожалению, ни один из них не имеет статуса ГОСТ Р ИСО. Тем не менее, выпущенный недавно российский словарь по нанотехнологиям [4] включает ряд терминов для наноэлектроники и нанофотоники, часть из которых имеет схожие с международными формулировки.
В заключение следует отметить, что вслед за стандартом IEEE Std 1650–2005 IEEE разрабатывает два новых стандарта (табл.4). Группу по разработке первого из них возглавляет Х.Мехам (Университет штата Юта, США), а второго – д-р К.Кальянасундара (компания Motorola). Не исключено, что после публикации оба стандарта могут быть одобрены по ускоренной процедуре как стандарты МЭК, что должно способствовать их более широкому признанию и распространению.
Основная цель международной стандартизации в рассматриваемой области – перенести инновации в наноэлектронике из научно-исследовательских лабораторий на информационный, телекоммуникационный и оптоэлектронный рынки [5], предложив согласованные подходы и решения, которые могут реально продвинуть развитие наноиндустрии. По словам директора по технологической стратегии корпорации Intel, председателя международного проекта "Дорожная карта технологий для полупроводников" П.Гардини, стандарты в эру нанотехнологий будут играть едва ли не главнейшую роль при появлении новых материалов и применении методов изготовления полупроводников [6].
Автор выражает искреннюю признательность секретарю первой совместной РГ (JWG1) Б.Хайдону (Brian Haydon) за любезно предоставленные материалы и оказанную неоценимую помощь в написании статьи.
Литература
1. Разработка Стратегического плана стандартизации в области наноэлектроники. – Мир стандартов, 2009, № 8(39), с.74–76.
2. Перспективы развития наноэлектроники в России (интервью с И.Кучерявым). – Наноиндустрия, 2010, № 4, с.6–8.
3. Хохлявин С. К единой терминологической базе нанотехнологий. – Наноиндустрия, 2010, № 5, с.90–97.
4. Нанотехнологии, метрология, стандартизация и сертификация в терминах и определениях./Под ред. М.В. Ковальчука, П.А. Тодуа. – Техносфера, 2009.
5. Татарников О. На краю пропасти. – КомпьютерПресс, 2007, № 8.
6. Paolo A.Gargini. Sustaining Moore’s Law – Microelectronics, nanoelectronics and beyond. – ISO Focus, April 2007, p.28–30.
Отзывы читателей
