211service.com
Selvmontering for at lave hurtigere chips
Selvsamlingen af strukturer i nanoskala, hvor molekyler arrangerer sig på præcise måder i henhold til fysikkens grundlæggende love, har længe været en drøm for chipdesignere. Det skyldes, at det kunne være langt billigere at lave ultrasmå præcise funktioner med selvmontering end med eksisterende spånfremstillingsteknikker. Nu har IBM-forskere taget et skridt i retning af at bruge selvsamling til fremstilling af fremtidige mikroprocessorer.
Chips, der laver sig selv: Dette mikroprocessor-tværsnit viser tom plads mellem chippens kobberledninger. Ledninger er normalt isoleret med et glaslignende materiale, men IBM har brugt selvsamlingsteknikker, som kan bruges i spånfremstillingsfaciliteter, for at skabe luftspalter, der isolerer ledningerne.
Virksomheden har annonceret en ny proces, der bruger selvsamlingsteknikker til at skabe luftspalter, der isolerer ledninger i mikroprocessorer. Tidlige resultater viser, at disse luftgab-isolatorer kan øge hastigheden af en chip med 35 procent eller tillade den at forbruge 15 procent mindre strøm end chips uden luftgab-isolatoren. Virksomheden forventer, at den nye proces vil blive implementeret i halvlederfaciliteter i 2009.
Den nye selvsamlingstilgang indleder chipfremstilling en æra med nanoteknologi, siger Daniel Edelstein , IBM-stipendiat og chefforsker for selvsamlende luftgap-projektet. Det er vigtigt, siger Edelstein, at IBMs proces er designet til at være kompatibel med nuværende produktionsfaciliteter og materialer.
En af flaskehalsene i udviklingen af nutidens chips er kobberledningerne, der sender data mellem transistorer og ud af chippen. Når chips krymper, skal disse ledninger, som er omkring 70 nanometer brede, fremstilles tættere sammen. Men jo tættere ledningerne er på hinanden, jo mere sandsynligt er det, at deres elektriske strømme interfererer med hinanden, taber energi og bremser datastrømmen. Isolering kan hjælpe, men nutidens isoleringsmateriale - glas - vil ikke være godt nok til fremtidige generationer af spåner. Ingeniører ved, at luft er en bedre isolator, og de har arbejdet på at udvikle måder at skabe luftspalter, der er små nok - omkring 35 nanometer i diameter - til at fungere. Men det nuværende avancerede produktionsudstyr kan ikke pålideligt producere så små luftspalter.
Så i stedet brugte IBM-forskere en ny type polymer til at hjælpe dem med at skabe luftspalterne. Polymeren hældes på kobbertråde, der er indlejret i et isolerende materiale. Når polymeren opvarmes, trækker molekylerne sig væk fra hinanden for at danne en regelmæssig række af huller i nanoskala. Disse huller bruges som skabelon til at ætse hule søjler ind i det isolerende materiale, der omgiver ledningerne. Ingeniører pumper derefter plasma, en elektrisk ladet gas, gennem hullerne for at sprænge det resterende isoleringsmateriale væk. En hurtig kemisk skylning efterlader klare lufthuller på hver side af kobbertrådene.
Jeg tror, at denne særlige demonstration er meget opmuntrende for andre mennesker, der arbejder med selvmontering, fordi de ser, at dette bliver mere og mere virkeligt og bevæger sig mod mere industriel implementering, siger Babak Amir Parviz , professor i elektroteknik ved University of Washington i Seattle.
IBMs Edelstein siger, at fordi den nye proces tilføjer fremstillingstrin til den overordnede chipfremstillingsproces, vil der være en lille stigning i omkostningerne. Der er 10 lag ledninger i en chip, og han vurderer, at omkostningerne vil stige 1 procent pr. lag. Nogle chips, siger Edelstein, ville blive bygget med et enkelt lag af luftspalter, mens andre kan have fire eller flere, afhængigt af kundens behov. IBM planlægger at licensere teknologien til sine forskningspartnere, som omfatter Advanced Micro Devices, Sony, Toshiba og Freescale Semiconductor.