Mikroáramkör, számítógépes világ Oroszország, kiadóház "nyitott rendszerek"
A következő mérföldkő, amelyet Moore törvénye "minden egyes generációs zsetonnak" nevez ki, egyre nehezebb engedelmeskedni. Egyes kutatók úgy vélik, hogy a leghatékonyabb gyártási mód a "molekuláris önszerveződő struktúrák" használata, amelyekben a mikroprojektek lényegében maguk épülnek fel
A nanotechnológia fogalma sokak számára ismerős, bár a szóban forgó dimenziók egyszerűen nem a fejében vannak. Könnyű megérteni, hogy miért fontos ez a szubminiatúra a félvezető eszközgyártók számára. A következő mérföldkő, amelyet Moore törvénye "minden egyes generációs zsetonnak" nevez ki, egyre nehezebb engedelmeskedni.
Egyes kutatók úgy vélik, hogy a leghatékonyabb gyártási mód a "molekuláris önszerveződő struktúrák" használata, amelyekben a mikroprojektek lényegében maguk épülnek fel. Az IBM, a Texas Instruments, a Fujitsu és a Hewlett-Packard olyan önszerveződő alkatrészekkel dolgozik, amelyek kombinálhatók a hagyományos szilícium chipekkel. Ugyanakkor a kevésbé ismert cégek, mint például a ZettaCore és a Cambrios Technologies célja, hogy teljesen lemondjanak a szilícium használatáról, és teljes molekulákból félvezető eszközöket hozzanak létre.
De ahogy a szakértők figyelmeztetnek, ez a verseny több, mint egy maraton, mint egy sprint, és befejezése legalább húsz év alatt megtörténik.
Természetes sablonok
Az önszerveződés - bizonyos struktúráknak az a tendencia, hogy természetesen egy formát öltsenek, a természet egyik leggyakoribb jelensége. Például a szélirány, a hőmérséklet és a páratartalom bizonyos kombinációi különböző típusú hurrikánok kialakulásához vezetnek.
Valójában ezek a folyamatok különböznek a molekuláris léptéktől. Bizonyos molekulák kombinációt alkotnak külső beavatkozás és előre kiszámítható módon. „Vannak olyan molekulák” ismeri „egymást, és van egy természetes alacsony energiájú állapotba,” - mondja Makgimpsi Grant, a biológia professzora és igazgatója az Institute of Biomérnöki Worcester Polytechnic Institute (Massachusetts).
Egy népszerű példa (amely várhatóan jelentős szerepet játszik a mikroprocesszorok előállításában) a SAM (önszerelő egyrétegű - "önszerelő monomolekuláris réteg"). A megfelelő körülmények között a szubsztrát és a hosszú szénláncú molekulák kombinálják a SAM-ot.
"Ami a SAM-t illeti, az egyik dolog teljesen világos: a rétegek nagyon rendezettek" - mondta McGimmings. Field a SAM, kiállnak a szubsztrát előre meghatározott szögben (például egy kis darab egy vastag, jól ápolt gyep) több célt is szolgálhatnak, különösen javítják a vezetőképességét, vagy növeli a felület. Ez a sorrend McGimmings szerint előre kiszámítható struktúra, következésképpen kiszámítható tulajdonságok.
Most a félvezető eszközökben használható önszerveződő molekulák kezelése csak minimális számú alapvető struktúrával korlátozott. A tudósok azonban úgy vélik, hogy ez erény, nem hiba.
A félvezető berendezések iparának magas költsége miatt a folyamatok nagyon lassan változnak. Ezért az önszerveződés bevezetése az integrált áramkörök gyártásában nagyon lassú lesz. Az első megvalósítások egyszerűek és nem túl hatásosak.
Az IBM Research például az önszerveződést 400% -kal növeli a nagy kapacitású "szétválasztó" kondenzátor teljesítményével, amely egy integrált áramköri komponens, amely támogatja a stabil, nem feszültségmentes tápellátást.
"Az önszerveződő anyagok nagyon egyszerű sablonokat alkotnak" - magyarázta az IBM Research Laboratory Chuck Black kutatója. "Az ilyen struktúrák sokkal kisebbek lehetnek, mint a litográfia, a mikrochip termelés hagyományos technológiája."
A tömegszerkezet fogalma, amelynek nagyságát az atomok számítják, segít megmagyarázni, hogy a tudósok miért érzékelik a nanotechnológiát olyan eszközként, amely új lendületet ad az iparnak és biztosítja Moore törvényének igazságát.
Ennek eredményeképpen a McGimmings szerint hatalmas lehetőségek vannak a mikroáramkörök méretének csökkentésére. "Ha a modern félvezető eszközök összes atomját áthelyezi az atomokra, akkor csökkentheti a mikroprocesszorok méreteit több tízezer alkalommal, és ugyanolyan mértékben növelheti a sebességet" - mondta.
Az egyik jele annak, hogy az önszerveződés fogják használni a termelés néhány éven belül nem évtizedek - ez az erőfeszítéseket, amelyeket tesznek annak érdekében, hogy összekapcsolják ezt a technikát a hagyományos litográfia. Például az egyik utolsó (és legimpozánsabb szerint Black) felfedezések az IBM, - az, hogy javítsa a folyamatot, amely lehetővé teszi a vállalat „testre szabott” vagy szabó, önszerveződő komponensek azok, amelyek segítségével hozták létre, litográfia. Hagyományos chipek körülbelül 30 litográfiai rétegek és azok méretpontosság - az egyik előfeltétele az új technológia bevezetésével a termelés. Ez egy nagyon összetett folyamat, amely még nehezebbé válik a chipek méretének csökkentésével. Így készítette IBM egy módja annak, hogy állítsa be a önszerveződött alkatrészek -. Ez szerint fekete, „áttörés, amely lehetővé teszi, hogy komolyan elgondolkodjunk létrehozását hibrid mikroáramkörök”
Uldrih a NanoVeritas úgy véli, hogy a komplexitás a szilícium chip, amelynek mérete folyamatosan csökken, és a több milliárd dollárt fektetett a világon a nanotechnológiai kutatás, felgyorsítja a megjelenése teljes körű önszerveződött chipek. "Az ilyen eszközöket létre fogják hozni" - hangsúlyozta Uldrich -, és hamarabb, mint sokan gondolják.
Az atom atom általi növekedése
Egy igazi áttörést nem olyan régen hoztak létre a Northwestern Egyetem vegyészei. rámutattak annak lehetőségére, hogy a nanoméretű rudakat magukba foglalják a kiszámítható formájú összetett struktúrákba, például az illusztrációban bemutatott szférába. A rudakat önmagukban az arany réteget és az elektromosan vezető polimert alumínium-oxid-sablon mikroporoszaiba helyezzük. A rudak szintézisét követően a sablon feloldódik, majd egymással párhuzamosan helyezkednek el, az arany pólust az aranyhoz, a polimert a polimerhez. A lapos vagy háromdimenziós tárgyak kialakítása hatásos kölcsönhatást eredményez a szomszédos rudak polimer pólusai között. Különböző szerkezetek állíthatók elő a rudak átmérőjének változtatásával és a polimer szegmens volumenének arannyal való megváltoztatásához. A gömbökön kívül ilyen módon különféle átmérőjű sík lapokat és csöveket is előállíthatunk.
A HP Labs tudósai egy ergon-párologtatási módszerrel mindössze 10 atom elektromos vezetőképességű vezetéket állítottak elő egy szilícium szubsztrátum felületén. Az ilyen "megnövekedett" vezetők képesek lesznek a "keresztirányú" architektúra alapjává válni, amelyet a HP a chipelemek hagyományos kialakításának alternatívájaként állít elő. A társaságban létrehozott elem, amelyet tudósai "keresztirányú triggerként" neveznek, két párhuzamos vezérlővezetékből áll, amelyek a harmadikat átlépik, a jelek pedig derékszögben. Az egyik vezérlővezeték villamosan érintkezik a jelvezetővel, a másik nem. A vezérlővezetékekre alkalmazott villamos impulzusok sorrendje mindegyiküknek megváltoztatja az érintkező állapotát az ellenkezőjére, aminek következtében az egész szerkezet végrehajtja a tárolt jel logikai negációjának működését. Korábban nanoméretű elemeket is építettek, amelyek képesek logikai kiegészítésre és sokszorosításra.
Ossza meg az anyagot kollégákkal és barátokkal