211service.com
Vlastní montáž pro rychlejší výrobu čipů
Samosestavení struktur nanoměřítek, ve kterých se molekuly uspořádají přesným způsobem podle základních fyzikálních zákonů, bylo dlouho snem konstruktérů čipů. Je to proto, že by mohlo být mnohem levnější vyrábět ultramalé přesné prvky vlastní montáží než pomocí stávajících technik výroby čipů. Nyní výzkumníci IBM udělali krok směrem k použití samo-sestavení při výrobě budoucích mikroprocesorů.
Čipy, které se vyrábějí samy: Tento průřez mikroprocesorem ukazuje prázdný prostor mezi měděnými vodiči čipu. Dráty jsou obvykle izolovány materiálem podobným sklu, ale IBM použila techniky samostatného sestavení, které lze použít v zařízeních na výrobu čipů, k vytvoření vzduchových mezer, které izolují dráty.
Společnost oznámila nový proces, který využívá techniky vlastní montáže k vytvoření vzduchových mezer, které izolují vodiče v mikroprocesorech. První výsledky ukazují, že tyto izolátory se vzduchovou mezerou mohou zvýšit rychlost čipu o 35 procent nebo mu umožnit spotřebovat o 15 procent méně energie než čipy bez izolátoru se vzduchovou mezerou. Společnost očekává, že nový proces bude implementován v polovodičových zařízeních do roku 2009.
Nový přístup k vlastní montáži zahajuje výrobu čipů éru nanotechnologií, říká Daniel Edelstein , IBM kolega a hlavní vědec pro self-assembly air-gap projekt. Edelstein říká, že důležité je, že proces IBM je navržen tak, aby byl kompatibilní se současnými výrobními zařízeními a materiály.
Jedním z úzkých míst ve vývoji dnešních čipů je měděné vedení, které přenáší data mezi tranzistory a ven z čipu. Jak se čipy smršťují, je třeba tyto dráty, které jsou široké asi 70 nanometrů, vyrobit blíže k sobě. Čím blíže jsou však vodiče k sobě, tím pravděpodobnější je, že se jejich elektrické proudy budou navzájem rušit, ubírat energii a zpomalovat tok dat. Izolace může pomoci, ale dnešní izolační materiál – sklo – nebude pro budoucí generace čipů dost dobrý. Inženýři vědí, že vzduch je lepší izolant, a pracovali na vývoji způsobů, jak vytvořit vzduchové mezery dostatečně malé – asi 35 nanometrů v průměru – aby fungovaly. Současné nejmodernější výrobní zařízení však nedokáže spolehlivě vytvořit tak malé vzduchové mezery.
Místo toho výzkumníci IBM použili nový typ polymeru, který jim pomohl vytvořit vzduchové mezery. Polymer se nalije na měděné dráty, které jsou zapuštěny v izolačním materiálu. Když se polymer zahřeje, molekuly se od sebe odtáhnou a vytvoří pravidelnou řadu děr v nanoměřítku. Tyto otvory se používají jako šablona pro leptání dutých sloupků do izolačního materiálu, který obklopuje dráty. Inženýři pak pumpují plazmu, elektricky nabitý plyn, skrz otvory, aby odstřelili zbývající izolační materiál. Rychlé chemické opláchnutí zanechá na obou stranách měděných drátů čisté vzduchové mezery.
Myslím, že tato konkrétní ukázka je velmi povzbudivá pro ostatní lidi, kteří pracují na svépomocné montáži, protože vidí, že se to stává stále reálnější a posouvá se k implementaci více průmyslového typu, říká Babak Amir Parviz , profesor elektrotechniky na Washingtonské univerzitě v Seattlu.
Edelstein z IBM říká, že protože nový proces přidává výrobní kroky k celkovému procesu výroby čipů, dojde k mírnému nárůstu nákladů. V čipu je 10 vrstev kabeláže a odhaduje, že náklady na jednu vrstvu vzrostou o 1 procento. Některé čipy, říká Edelstein, by byly vyrobeny s jednou vrstvou vzduchových mezer, zatímco jiné by mohly mít čtyři nebo více, v závislosti na potřebě zákazníka. IBM plánuje licencovat technologii svým výzkumným partnerům, mezi které patří Advanced Micro Devices, Sony, Toshiba a Freescale Semiconductor.