211service.com
Tranzystory 3D wykonane z samoorganizacji molekularnej
Nowy sposób budowania chipów komputerowych nabiera kształtu, polegający na syntezowaniu molekuł, tak aby automatycznie składały się w złożone struktury, które następnie służą jako szablony do wytrawiania obwodów w nanoskali w krzemie. Podejście to może pozwolić branży komputerowej na dalsze zmniejszanie elektroniki poza rozdzielczość istniejących maszyn produkcyjnych. Badacze IBM jako pierwsi stworzyli szybkie tranzystory 3D przy użyciu tej nowej metody.
W 2011 roku przemysł komputerowy zastosował tranzystory 3D do wysokiej klasy układów scalonych, ponieważ przełączają się one szybciej, zużywając mniej energii niż te planarne (patrz How Three Dimensional Transistors Went from Lab to Fab ). Takie obwody były konwencjonalnie wykonane za pomocą fotolitografii, tego samego procesu, który stosuje się w większości obwodów komputerowych. W tym procesie wafle krzemowe są pokrywane światłoczułym materiałem zwanym fotorezystem, a następnie wystawiane na działanie wzoru utworzonego przez przeświecenie światła przez filtr zwany maską. Wszędzie tam, gdzie pada światło, fotorezyst utwardza; reszta jest wypłukiwana, a następnie płytka jest wytrawiana chemicznie, aby stworzyć rysy na odsłoniętych częściach powierzchni.
W przypadku najszybszych mikroukładów, które mają elementy o wielkości zaledwie 22 nanometrów i 80 nanometrów, proces ten powtarza się około 30 razy, mówi Kwok Ng , dyrektor ds. nanoprodukcji w Semiconductor Research Corp. w Północnej Karolinie. Każdy krok wymaga własnej drogiej maski, a każdy krok wydłuża proces. Fotolitografia będzie działać z nową generacją chipów o wielkości 14 nanometrów. Jednak w przypadku szybszych chipów o mniejszych funkcjach fotolitografia stanie się zbyt kosztowna i skomplikowana i napotka ograniczenia określone przez długość fali światła.
Grupa IBM zastosowała nowe podejście znane jako ukierunkowany samoorganizacja, wykorzystując klasę materiałów zwanych kopolimerami blokowymi (łańcuchy polimerowe składają się z dwóch rodzajów monomerów lub bloków).
Istnieje możliwość samodzielnego złożenia tych materiałów w skomplikowane wzory, np. gęsto upakowany rząd pasków. Odbywa się to poprzez dostosowanie długości, rozmiaru i innych cech polimerów, takich jak przyciąganie i odpychanie dwóch bloków.
Wzory wykonane w ten sposób mogą być znacznie gęstsze niż to, co jest możliwe przy użyciu litografii. Oznacza to, że podejście to można wykorzystać do stworzenia najmniejszych, najbardziej gęsto upakowanych i jednolitych części układu scalonego: na przykład kanałów tranzystorów krzemowych lub żeberek w tranzystorach 3D. Pozostała część obwodu nadal byłaby formowana przy użyciu konwencjonalnych metod.
Grupa IBM wykorzystała istniejące metody fotolitografii, aby przygotować powłokę fotolitograficzną w celu utworzenia szeregu głębokich, równoległych rowów. Te rowy następnie pomagają kierować montażem kopolimerów blokowych, które są ułożone we wzory potrzebne do wytrawiania żeber tranzystorów, które były mniejsze i gęściej upakowane razem, niż jest to możliwe w przypadku samej fotolitografii. Powstałe działające urządzenia miały cechy tak blisko siebie jak 29 nanometrów, znacznie mniejsze niż 80 nanometrów, które są obecnie możliwe.
Użyli tych polimerów nie tylko do tworzenia ładnych wzorów, ale także do wykonania niektórych działających urządzeń, mówi Karolina Ross , materiałoznawca z MIT, który bada ukierunkowany samomontaż. Zademonstrowali kreatywny sposób uzyskiwania wzorców, które normalnie by się nie uformowały.
Ukierunkowany samomontaż jest już testowany przez niektórych producentów chipów, mówi Ng. Jednak kopolimery blokowe mają tendencję do łączenia się z pewnymi defektami i okaże się, czy proces ten można wystarczająco dobrze kontrolować przy dużej objętości.