Принстонская лаборатория физики плазмы провела международный симпозиум: углубление межотраслевого применения плазмы в полупроводниковом производстве и управляемом термоядерном синтезе

В год 75-летия со дня основания Принстонская лаборатория физики плазмы (Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL), входящая в структуру Министерства энергетики США (DOE), осенью 2026 года провела второй международный симпозиум «Партнёрства по устойчивому развитию для инновационной исследовательской экосистемы» (Adopting Sustainable Partnerships for Innovative Research Ecosystem, ASPIRE). Организатором мероприятия выступил Совет по прикладным материалам и наукам об устойчивом развитии лаборатории; в нём приняли участие учёные из Университета Осаки (University of Osaka, Япония) и Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST, Республика Корея), а также исследователи PPPL. Основное внимание было уделено передовым междисциплинарным применениям плазмы и науки о перспективных материалах в полупроводниковом микроэлектронном производстве и термоядерных установках.

В ходе симпозиума состоялся углублённый обмен мнениями по таким ключевым темам, как компьютерное моделирование, системы плазменной диагностики и измерений, травление полупроводниковых пластин, управление с помощью искусственного интеллекта, а также плазменная обработка перспективных электронных и квантовых материалов. Ведущий научный физик PPPL Игорь Каганович (Igor Kaganovich) отметил, что симпозиум призван способствовать регулярному диалогу и взаимодополнению технологических компетенций между PPPL и научными коллективами Восточной Азии. Будучи одной из немногих национальных лабораторий США, глубоко занимающихся механизмами плазменной микрообработки, PPPL, опираясь на свой богатый опыт в области физики низкотемпературной плазмы, продвигает переход полупроводникового производства от инженерно-эмпирической модели, основанной на методе проб и ошибок, к проектным решениям на базе точной физической науки.

В настоящее время PPPL рассматривает микроэлектронные исследования как одну из стратегических опор лаборатории на ближайшее десятилетие. В недавно опубликованном годовом плане лаборатории PPPL определила дорожную карту развития микроэлектроники, включающую пятилетнюю стратегическую программу по микроэлектронике, два уже действующих исследовательских центра микроэлектроники Министерства энергетики, а также строящийся комплекс Принстонского инновационного центра плазмы (Princeton Plasma Innovation Center, PPIC). Кроме того, лаборатория возглавляет реализацию таких крупных передовых проектов, как «Плазменные двумерные материалы для энергоэффективной микроэлектроники» и «Алмазные сенсоры для экстремальных условий», напрямую отвечающих стратегическим задачам Министерства энергетики США по восстановлению конкурентоспособности отечественной микроэлектроники.

На уровне промышленной кооперации, в условиях взрывного роста мирового производства чипов для вычислений с использованием искусственного интеллекта и строительства передовых фабрик по производству пластин, PPPL в настоящее время реализует 6 совместных государственно-частных (PPP) исследовательских проектов с такими лидерами отрасли, как Lam Research, Applied Materials, Samsung и Element Six. Сотрудничество охватывает оптимизацию характеристик флеш-памяти, разработку инструментов для прецизионного травления чипов на атомном уровне, совершенствование процессов литографической фотолитографии сверхтонких наноплёночных слоёв, а также создание новых материалов для поверхностных покрытий, упрощающих производство транзисторов, что обеспечивает глубокую интеграцию передовых фундаментальных исследований с промышленной цепочкой полупроводникового производства.

Помимо расширения в области микроэлектроники, материаловедение также составляет основу выполнения PPPL ключевой задачи по магнитному удержанию термоядерной плазмы. Научный коллектив лаборатории активно изучает механизмы применения таких функциональных элементов, как литий (Lithium) и бор (Boron), в компонентах первой стенки, обращённой к плазме, для противостояния экстремальным тепловым нагрузкам в десятки миллионов градусов в ядре термоядерного реактора и повышения характеристик удержания плазмы. Научный сотрудник PPPL Ханна Шамис (Hanna Schamis) подчеркнула, что исследования взаимодействия плазмы с материалами для термоядерной инженерии носят ярко выраженный междисциплинарный характер, а фундаментальные прорывы в материаловедении станут ключевой предпосылкой для окончательного перехода управляемого термоядерного синтеза к коммерческой инженерной реализации.