Următoarea etapă, "numită" de legea lui Moore la fiecare nouă generație de jetoane, este din ce în ce mai greu de ascultat. Unii cercetători consideră că cea mai eficientă metodă de producție va fi utilizarea "structurilor moleculare autorganizatoare", în care microcipurile se dezvoltă în esență
Conceptul de nanotehnologie este familiar pentru mulți, deși dimensiunile în cauză nu sunt pur și simplu în cap. Este ușor de înțeles de ce o astfel de subminiatura este de mare interes pentru producătorii de dispozitive semiconductoare. Următoarea etapă, "numită" de legea lui Moore la fiecare nouă generație de jetoane, este din ce în ce mai greu de ascultat.
Unii cercetători consideră că cea mai eficientă metodă de producție va fi utilizarea "structurilor moleculare auto-organizatoare", în care microcipurile se dezvoltă în esență. IBM, Texas Instruments, Fujitsu și Hewlett-Packard lucrează pe componente auto-organizatoare care pot fi combinate cu chips-uri tradiționale de siliciu. În același timp, firmele mai puțin cunoscute, cum ar fi ZettaCore și Cambrios Technologies, au stabilit un obiectiv de a abandona complet utilizarea siliciului și de a crea dispozitive semiconductoare întregi din molecule.
Dar, după cum avertizează experții, această cursă este mai mult ca un maraton decât un sprint, iar finisarea sa va avea loc cel puțin în aproximativ douăzeci de ani.
Șabloane naturale
Auto-organizarea - tendința unor structuri de a lua în mod natural o formă sau alta este unul dintre cele mai frecvente fenomene ale naturii. De exemplu, anumite combinații ale direcției vântului, temperaturii și umidității aerului conduc la formarea diferitelor tipuri de uragane.
De fapt, aceste procese diferă de scara moleculară. Anumite molecule formează o combinație fără nici o interferență exterioară și într-un mod previzibil. „Unele molecule“ recunosc „reciproc și există o stare de consum redus de energie naturală“, - spune Makgimpsi Grant, profesor de biologie si director al Institutului de Bioinginerie la Institutul Politehnic din Worcester (Massachusetts).
Un exemplu popular (care este de așteptat să joace un rol semnificativ în producerea de microcipuri) este SAM (monostrat de autoasamblare - "monomolecular self-assembled layer"). În condițiile corecte, substratul și moleculele cu catene lungi de carbon se combină pentru a forma SAM.
"În ceea ce privește SAM, un lucru este destul de clar: straturile sunt foarte bine ordonate", a spus McGimmings. Câmpul acestor SAM care ies din substrat la un anumit unghi (ca o bucată mică dintr-o peluză groasă și îngrijită cu grijă) poate servi mai multor scopuri, în special pentru a îmbunătăți conductivitatea sau a mări suprafața. Această ordine, conform lui McGimmings, înseamnă o structură previzibilă și, ca o consecință, proprietăți previzibile.
Acum, gestionarea moleculelor auto-organizatoare care ar putea fi utilizate în dispozitivele semiconductoare este limitată doar de un număr minim de structuri de bază. Cu toate acestea, oamenii de stiinta cred ca aceasta este o virtute, nu un defect.
Datorită costului ridicat al echipamentelor din industria dispozitivelor cu semiconductori, procesele se schimbă foarte încet. Prin urmare, introducerea autoorganizării în producția de circuite integrate va fi foarte lentă. Primele implementări vor fi simple și nu foarte impresionante.
De exemplu, IBM Research utilizează autoorganizarea pentru a crește cu 400% performanța unui condensator de "decuplare" de mare capacitate, o componentă a circuitului integrat care oferă suport pentru o sursă de alimentare stabilă și non-volatilă.
"Materialele de auto-organizare formează șabloane foarte simple", a explicat cercetătorul de la IBM Research Laboratory Chuck Black. "Astfel de structuri se pot face mult mai puțin decât cele obținute cu ajutorul litografiei, tehnologia tradițională a producției microcipurilor".
Conceptul unei structuri de masă, a cărui dimensiune este calculată de atomi, ajută la explicarea de ce oamenii de știință percep nanotehnologia ca un mijloc capabil să dea un nou impuls industriei și să garanteze adevărul legii lui Moore.
Ca urmare, potrivit lui McGimmings, există mari oportunități de a reduce dimensiunea microcircuitelor. "Daca inlocuiti toate valvele aparatelor moderne cu semiconductori cu atomi, puteti reduce marimea microcipurilor de zeci de mii de ori si cresteti viteza cu aceeasi cantitate", a spus el.
Unul dintre semnele care autoorganizarea vor fi utilizate în producție în câțiva ani, nu zeci de ani - este eforturile care sunt făcute în scopul de a combina aceasta tehnica cu litografia tradițională. De exemplu, una dintre ultimele (și cel mai impresionant, potrivit lui Black) descoperirile făcute în IBM, - este de a îmbunătăți procesul prin care permite corporației „personalizate“ sau croitor, auto-organizare componente la cele care au fost create folosind litografie. Microcircuitele tradiționale au aproximativ 30 de straturi litografice, iar potrivirea exactă este una dintre condițiile indispensabile pentru introducerea tehnologiei în producție. Acesta este un proces foarte complex, care va deveni și mai dificil cu reducerea mărimii cipurilor. Astfel, creat de IBM o modalitate de a ajusta componentele auto-asamblate -. Acest lucru, în conformitate cu negru, „o descoperire care vă permite să se gândească serios la crearea microcircuitele hibride“
Uldrih de NanoVeritas consideră că complexitatea cip de siliciu, dimensiunea, care este în continuă scădere, iar miliardele de dolari investite în lume în cercetare nanotehnologiei, a accelera apariția de scară largă chips-uri auto-asamblate. "Astfel de dispozitive vor fi create", a subliniat Uldrich, "și mai devreme decât cred mulți oameni".
Creșterea atomului prin atom
O adevărată descoperire nu cu mult timp în urmă a fost făcută de chimiștii de la Universitatea Northwestern. aceștia au demonstrat posibilitatea de a se realiza singuri în bare de nanometri în structuri complexe de formă previzibilă, cum ar fi, de exemplu, sfera prezentată în ilustrație. Tijele în sine sunt realizate prin metoda de plasare a stratului de aur și a unui polimer conductiv din punct de vedere electric în straturi în micropori dintr-un șablon de oxid de aluminiu. După sinteza tijelor, șablonul este dizolvat, după care acestea rămân plasate paralele unul cu celălalt, polul de aur la aur, polimerul la polimer. Formarea obiectelor plate sau tridimensionale îi determină să aibă o interacțiune puternică între polii de polimeri ai barelor vecine. Structuri diferite pot fi obținute prin variația diametrului tijelor și schimbarea raportului volumic al segmentului polimer la aur. Pe lângă sfere, în acest fel este posibil să se obțină, în special, foi și tuburi plate de diverse diametre.
Oamenii de știință din cadrul laboratoarelor HP Labs au reușit să producă un fir electric conductiv de numai 10 atomi prin metoda de vaporizare a erbiumului pe suprafața unui substrat de siliciu. Astfel de conductori "crescuți" vor putea deveni o bază de arhitectură "transversală", pe care HP o propune ca o alternativă la designul tradițional al elementelor de chip. Elementul creat în companie, pe care oamenii de știință îl numesc "declanșator transversal", constă în doi conductori de control paralele care traversează al treilea semnal, în unghi drept. Unul dintre conductorii de control este în contact electric cu conductorul de semnal, celălalt nu este. Succesiunea impulsurilor electrice aplicate conductorilor de comandă determină fiecare dintre ele să schimbe starea contactului în sens opus, ca urmare a faptului că întreaga structură efectuează operația de negare logică a semnalului stocat. Anterior, au fost construite și elementele nanometrice, capabile să efectueze adăugarea logică și multiplicarea.
Distribuiți materialul împreună cu colegii și prietenii