211service.com
Selvsamling viser løfte om at udvide Moores lov
Det er udfordrende tider for computerchipingeniører. En teknologi, som industrien har regnet med for at ætse de små funktioner i de næste par generationer af chips, er stadig ikke klar.
Teknologien, der er kendt som ekstrem ultraviolet litografi eller EUV, er mange år bagud. Selvom fremgangsmåden virker, mangler der UV-lyskilder, der er kraftige nok til at ætse chips hurtigt nok til masseproduktion. I 2012 investerede Intel 4 milliarder dollars i det hollandske firma ASML, en leverandør af produktionsudstyr, for at styrke arbejdet med at perfektionere teknikken (se The Moore's Law Moon Shot). Førende chipproducenter Samsung og TSMC har siden hver tilføjet $375 millioner af deres egne til ASMLs forskningsindsats, men der er stadig ingen indikation af, hvornår EUV kan være klar.
Et radikalt alternativ til konventionel litografi ser nu mere og mere levedygtigt ud. Kendt som rettet selvsamling, involverer det at bruge opløsninger af forbindelser kendt som blokcopolymerer, der samler sig selv i regulære strukturer. Blokcopolymerer er opbygget af forskellige enheder (blokkene), der foretrækker at være adskilte, såsom olie og vand; efterladt alene producerer disse forbindelser typisk hvirvlende, fingeraftrykslignende mønstre. Men hvis de styres af et præ-mønster af kemiske guider lavet med konventionel litografi, producerer blokcopolymererne linjer og andre regelmæssige mønstre. Det er afgørende, at disse endelige mønstre kan have meget mindre detaljer end præ-mønstret. Et endeligt mønster lavet på denne måde kan derefter bruges som skabelon for de kemiske processer, der ætser træk ind i en siliciumwafer - den samme proces, som er slutpunktet for konventionel litografi.
An Steegen, senior vice president for procesteknologiudvikling ved IMEC , et mikro-elektronik forskningscenter i Leuven, Belgien, sagde ved Semicon West halvlederindustrikonference i San Francisco onsdag, at selvmontering ser ud til at kunne forlænge levetiden for eksisterende litografi som et alternativ til at skifte til EUV. IMEC kan nu mønstre transistorlignende strukturer med et design, der svarer til Intels seneste chips og funktioner så små som 14 nanometer, sagde hun. Vi venter alle desperat på, at EUV er klar, men der er alternativer, sagde hun.
IMEC installerede verdens første produktionslinje, der kunne bruge selvmontering i sin pilotfabrik i 2012. Arbejdet der har fokuseret på at reducere fejl i selvsamlede strukturer gennem forbedrede materialer og bedre præ-mønsterdesign. Steegen vurderer, at teknologien kan være klar til masseproduktion engang omkring 2017. Den generation af transistorer skulle have funktioner så små som syv nanometer. De mindste transistorer i kommerciel produktion i dag har funktioner så små som 14 nanometer.
State University of New York driver også en pilotproduktionslinje, der er i stand til at styre selvmontering på sit Center for Nanoscale Engineering i Albany. Christopher Borst, lektor i nanoteknik, rapporterede på Semicon, at det nu pålideligt kunne skabe arrays af gentagne linjer og finnelignende strukturer så små som 18 nanometer. Vi har udviklet nogle meget imponerende strukturer, der kunne finde vej til enhedsprocesser, sagde Borst. Den grundlæggende kapacitet er vist for materialer og fremstillingsevne.
Selvmontering er dog stadig ikke fuldt ud kompatibel med masseproduktion. Uløste problemer omfatter at finde måder at garantere renheden af selvsamlende materialer for at minimere defekter, siger Steegen. Industrien bliver også nødt til at udvikle værktøjer til at hjælpe chipdesignere med at udarbejde de vejledende mønstre, der er nødvendige for at få en selvsamlende blanding til at skabe det ønskede endelige design.