211service.com
Intel ser ud over silicium
Intel har udviklet en ny slags transistor, lavet af et andet materiale end silicium, der har potentialet til at være hurtigere og bruge mindre strøm end nutidens chips. Og det er afgørende, at de nye transistorer er økonomiske og kan fremstilles ved hjælp af eksisterende produktionsfaciliteter, fordi de kan bygges direkte oven på standard siliciumskiver. Sådanne chips fremstillet med disse ikke-siliciumkomponenter er stadig mindst et årti væk, men industrieksperter mener, at de er en af de mere lovende muligheder for at erstatte silicium i de kommende år.
En bedre buffer: Intel har vist, at non-silicium transistorer kan fremstilles på en silicium wafer ved at dyrke dem oven på et tyndt bufferlag. Tidligere bufferlag var relativt tykke og ville derfor revne og beskadige transistorer.
Efterhånden som transistorer bliver stadig mindre, fungerer siliciumet, der sammensætter dem, ikke så godt: elektricitet siver gennem lagene, hvilket forårsager overskydende varme og fejlagtig logik. Forskere hos Intel og andre chipfremstillingsvirksomheder som AMD og IBM samt på universiteter rundt om i verden kæmper for at finde en erstatning for silicium. Nogle har mistanke om, at kulstofnanorør eller et andet kulstofmateriale kaldet grafen kunne være svaret. (Se Carbon Nanorør-computere og nye grafentransistorer viser løfter.) Men andre sætter penge og forskning i sammensatte halvledere, en klasse af halvledere, der er lavet af en kombination af elementer fra tredje og femte kolonne i det periodiske system. (Se Beyond Silicon og opretholdelse af Moores lov uden silicium.)
Sammensatte halvledere er attraktive for ingeniører, fordi elektroner bevæger sig lettere gennem dem, end de bevæger sig gennem silicium. Det betyder, at de sammensatte halvledere kan arbejde lige så hurtigt som eller hurtigere end en siliciumbaseret transistor, men uden at skulle bruge så stor en spænding. Og efterhånden som enheder krymper, er det afgørende, at de kræver lave spændinger: Ellers overophedes de og lækker elektricitet – problemer, der begynder at plage silicium. Sammensatte halvledere er dog ikke nemme at dyrke direkte på silicium. Materialerne er ofte uforenelige med silicium - atomerne er adskilt, så de ikke ligger godt i lag. Når de lægges direkte oven på hinanden, er resultatet en revnet krystal og defekte transistorer.
Intel har foreslået en løsning på problemet med atomare mismatch i et papir præsenteret i dag på Internationalt møde for elektronenheder , i Washington, DC. For at bygge deres nye transistorer lagde forskerne de sammensatte halvledere, kaldet indiumgalliumarsenid og indiumaluminiumarsenid.
Når disse materialer stables, interagerer deres elektroniske egenskaber for at danne kvantebrønde - steder, hvor ladede partikler såsom elektroner kan være indespærret - der fungerer som transistorer, siger Michael Mayberry , direktør for komponentforskning og vicepræsident for Intels teknologi- og produktionsgruppe. For at undgå belastningen og revnedannelsen tilføjede forskerne bufferlag af de to materialer. Tricket er at sikre, at bufferlagene indeholder koncentrationer af atomer, der er lidt mere kompatible med silicium. Men efterhånden som flere lag tilføjes, passer atomafstanden perfekt til transistorlagenes. Mayberry siger, at bufferen er lidt mere end en mikrometer tyk, og den forhindrer eventuelle defekter i at påvirke transistorerne.
For at være sikker har mange forskere foreslået at tilføje bufferlag mellem silicium og ikke-siliciummaterialer. For eksempel ringede et firma Amberwave , i Salem, NH, grundlagt af Gene Fitzgerald, professor i materialevidenskab ved MIT, har en tilgang, der bruger germanium på en type siliciumwafer med et lag af siliciumdioxid, et isolerende materiale, indbygget. (Se Tilføjelse af hastighed til silicium.)
Dog noter Jesus del Alamo , som også er professor i elektroteknik ved MIT, er Intels tilgang unik ved, at forskerne har dyrket bufferlagene ud af det samme materiale, som de bruger til transistorerne. Derudover, siger han, har Intel vist, at kun et tyndt bufferlag er nødvendigt for at få god kvalitet. Et tykt bufferlag, som kan være op til fem mikrometer tykt, er dyrt og er mere tilbøjeligt til at revne, tilføjer han.
Arbejdet er imponerende, siger del Alamo. Hvis man kan bringe lagstrukturen på silicium, så føles og ligner substraterne silicium, og alle de værktøjer, der er udviklet til siliciumfremstilling, kan genbruges i denne nye teknologi.
Alligevel bemærker Mayberry, at der stadig er en håndfuld problemer, der skal løses, før disse transistorer kan dukke op i forbrugerelektronik. For det første er porten eller tænd-sluk-kontakten til disse nye transistorer relativt stor med 80 nanometer. Mayberry siger, at ingeniører bliver nødt til at skrue ned, så chips vil have en relativt høj transistortæthed. Han tilføjer, at i mellemtiden kan nogle af disse materialer finde vej ind i chipfremstillingsprocessen for at blive brugt i specifikke komponenter i mikroprocessorer.