Новая техника изоляции приведет к более мощным и меньшим чипам

11 октября 2019 г., 18:05

Исследователи из KU Leuven и IMEC успешно разработали новую технику для изоляции микрочипов. В технике используются металлоорганические каркасы, новый тип материалов, состоящий из структурированных нанопор. В долгосрочной перспективе этот метод может быть использован для разработки еще более компактных и более мощных чипов, которые потребляют меньше энергии.

Компьютерные чипы становятся все меньше. Это не ново: Гордон Мур, один из основателей производителя микросхем Intel, уже предсказывал это в 1965 г. Закон Мура гласит, что число транзисторов в микросхеме или интегральной схеме удваивается примерно каждые два года. Этот прогноз был позже скорректирован до 18 месяцев, но теория все еще остается в силе. Микросхемы становятся меньше, а их вычислительная мощность увеличивается. В настоящее время чип может иметь более миллиарда транзисторов.

Но это продолжающееся уменьшение размера также несет с собой ряд препятствий. Переключатели и провода собраны вместе настолько плотно, что создают большее сопротивление. Это, в свою очередь, заставляет чип потреблять больше энергии для отправки сигналов. Чтобы иметь хорошо функционирующую микросхему, необходимо изолирующее вещество, которое отделяет провода друг от друга и гарантирует, что электрические сигналы не будут нарушены. Однако на наноразмерном уровне это сделать нелегко.

Исследование, проведенное профессором кафедры микробных и молекулярных систем KU Leuven проф. Робом Амелоотом (Rob Ameloot), показывает, что решение может дать новая методика. «Мы используем металлоорганические каркасы (MOF) в качестве изолирующего вещества. Это материалы, которые состоят из ионов металлов и органических молекул. Вместе они образуют нанопористый, но прочный кристалл».

Впервые исследовательской группе в KU Leuven и IMEC удалось применить изоляцию MOF к электронным материалам. Для этого был использован промышленный метод химического осаждения из паровой фазы, говорит д-р Михаил Криштаб (отдел микробных и молекулярных систем). «Сначала мы помещаем оксидную пленку на поверхность. Затем мы позволяем ей реагировать с парами органического материала. Эта реакция заставляет материал расширяться, образуя нанопористые кристаллы», - пояснил он.

«Основным преимуществом этого метода является то, что он реализуется снизу вверх, - говорит Криштаб. - Сначала мы наносим оксидную пленку, которая затем набухает до очень пористого материала MOF. Вы можете сравнить ее с суфле; он разбухает в духовке и становится очень легким. Материал MOF образует пористую структуру, которая заполняет все промежутки между проводниками. Именно поэтому мы знаем, что изоляция является полной и однородной. При использовании других методов, направленных сверху вниз, всегда существует риск небольших зазоров в изоляции».

«Мы показали, что материал MOF обладает правильными свойствами, - продолжает Амелоот. - Теперь нам просто нужно улучшить окончательную обработку. На данный момент поверхность кристаллов по-прежнему нерегулярна. Мы должны сгладить ее, чтобы интегрировать материал с чипом».

После того, как техника будет усовершенствована, ее можно использовать для создания мощных маленьких чипов, которые потребляют меньше энергии.: «Различные приложения искусственного интеллекта требуют большой вычислительной мощности. Подумайте о машинах с самостоятельным управлением и об умных городах. Технологические компании постоянно ищут новые решения, которые бывают быстрыми и энергоэффективными. Наши исследования могут стать ценным вкладом в новое поколение чипов», - добавил проф. Амелоот.

4 сентября Новая техника изоляции приведет к более мощным и меньшим чипам