211service.com
Samodzielny montaż w celu szybszego wytwarzania wiórów
Samoorganizacja struktur w nanoskali, w których cząsteczki układają się w precyzyjny sposób zgodnie z podstawowymi prawami fizyki, od dawna marzeniem projektantów chipów. Dzieje się tak dlatego, że wykonanie ultramałych, precyzyjnych elementów za pomocą samodzielnego montażu może być znacznie tańsze niż przy użyciu istniejących technik wytwarzania chipów. Teraz badacze IBM zrobili krok w kierunku wykorzystania samoorganizacji w tworzeniu przyszłych mikroprocesorów.
Żetony, które same się robią: Ten przekrój mikroprocesora pokazuje pustą przestrzeń między miedzianym okablowaniem chipa. Przewody są zwykle izolowane materiałem podobnym do szkła, ale IBM zastosował techniki samodzielnego montażu, które można zastosować w zakładach produkujących chipy, aby utworzyć szczeliny powietrzne, które izolują przewody.
Firma ogłosiła nowatorski proces, który wykorzystuje techniki samodzielnego montażu do tworzenia szczelin powietrznych, które izolują przewody w mikroprocesorach. Wczesne wyniki pokazują, że te izolatory z pustką powietrzną mogą zwiększyć prędkość chipa o 35% lub pozwolić mu zużywać o 15% mniej energii niż chipy bez izolatora szczeliny powietrznej. Firma spodziewa się, że nowy proces zostanie wdrożony w zakładach półprzewodnikowych do 2009 roku.
Nowe podejście do samodzielnego montażu zapoczątkowuje erę nanotechnologii w chipach, mówi Daniel Edelstein , stypendysta IBM i główny naukowiec projektu samoorganizacji szczeliny powietrznej. Co ważne, mówi Edelstein, proces IBM został zaprojektowany tak, aby był kompatybilny z obecnymi zakładami produkcyjnymi i materiałami.
Jednym z wąskich gardeł w rozwoju dzisiejszych chipów jest okablowanie miedziane, które przekazuje dane między tranzystorami i poza chip. Ponieważ wióry się kurczą, druty o szerokości około 70 nanometrów muszą być wytwarzane bliżej siebie. Jednak im bliżej siebie znajdują się przewody, tym bardziej prawdopodobne jest, że ich prądy elektryczne będą się wzajemnie zakłócać, wysysając energię i spowalniając przepływ danych. Izolacja może pomóc, ale dzisiejszy materiał izolacyjny – szkło – nie będzie wystarczająco dobry dla przyszłych generacji chipów. Inżynierowie wiedzą, że powietrze jest lepszym izolatorem, i pracowali nad opracowaniem sposobów tworzenia szczelin powietrznych wystarczająco małych – o średnicy około 35 nanometrów – do działania. Ale obecny najnowocześniejszy sprzęt produkcyjny nie jest w stanie niezawodnie wytwarzać tak małych szczelin powietrznych.
Zamiast tego naukowcy IBM zastosowali nowy rodzaj polimeru, aby pomóc im w tworzeniu szczelin powietrznych. Polimer nalewa się na druty miedziane osadzone w materiale izolacyjnym. Po podgrzaniu polimeru cząsteczki odsuwają się od siebie, tworząc regularny układ dziurek w nanoskali. Otwory te służą jako szablon do wytrawiania pustych kolumn w materiale izolacyjnym otaczającym przewody. Inżynierowie następnie pompują plazmę, naładowany elektrycznie gaz, przez otwory, aby wydmuchać pozostały materiał izolacyjny. Szybkie płukanie chemiczne pozostawia wyraźne szczeliny powietrza po obu stronach miedzianych drutów.
Myślę, że ta konkretna demonstracja jest bardzo pokrzepiająca dla innych osób, które pracują nad samodzielnym montażem, ponieważ widzą, że staje się to coraz bardziej realne i zmierza w kierunku wdrożenia bardziej przemysłowego, mówi Babak Amir Parviz , profesor elektrotechniki na Uniwersytecie Waszyngtońskim w Seattle.
Edelstein z IBM mówi, że ponieważ nowy proces dodaje etapy produkcyjne do całego procesu wytwarzania chipów, nastąpi niewielki wzrost kosztów. W chipie jest 10 warstw okablowania i szacuje, że koszt jednej warstwy wzrośnie o 1 procent. Niektóre chipy, mówi Edelstein, byłyby zbudowane z pojedynczej warstwy szczelin powietrznych, podczas gdy inne mogą mieć cztery lub więcej, w zależności od potrzeb klienta. IBM planuje udzielić licencji na technologię swoim partnerom badawczym, do których należą Advanced Micro Devices, Sony, Toshiba i Freescale Semiconductor.