Alajos, Leila
19 °C
34 °C

A hópelyhek nyitnak új korszakot a csipgyártásban

2007.05.04. 16:00
Tíz éve nem volt akkora áttörés a félvezetőiparban, mint amit az IBM most bejelentett technológiája hozhat. Az Airgap eljárás szigetelőanyag helyett vákuum alkalmazásával ér el 35 százalékos sebességnövekedést. A nagy trükköt a hópelyhek növekedéséről lesték el a kutatók.

Újabb akadály hárult el a miniatürizálás útjából a félvezetőgyártásban. Manapság a csipek gyártásánál a legnagyobb problémát a szigetelés megoldása jelenti. Az áramkörökben nanométerekben (a milliméter egymilliomod része) mérhető vastagságú vezetékeket használnak, amiknek a hatékony szigetelése létkérdés, a szivárgó áram ugyanis egyrészt hőt termel, másrészt gyengíti a jel erősségét, ami egy idő után adathibákhoz vezet. Minél jobb a szigetelés, annál kevesebbet áramot fogyaszt a csip és annál gyorsabb is lehet a működése.

A szigetelés dilemmája

Eddig különféle porózus, illetve üvegszerű anyagokkal próbálták a gyártók a szigetelést megoldani, amik igen törékenyek voltak, illetve érzékenyek az áramkörben termelődő hőre. A tökéletes megoldás papíron már régóta rendelkezésre állt: a legjobb szigetelőanyag az, ami abszolút nem vezeti az áramot, vagyis maga az anyag teljes hiánya, a vákuum. A probléma abban állt, hogy hogyan lehet a gyakorlatban vákuumot létrehozni egy csip belsejében anélkül, hogy tönkretennénk azt.

A megoldást egy kétblokkos kopolimernek nevezett speciális műanyag hozta el, amivel az IBM kutatói már 2003 óta kísérleteznek. Az anyag kétféle molekulából áll, amelyek bizonyos körülmények között taszítják egymást. A hő hatására beinduló taszítási láncreakció fantasztikusan bonyolult és változatos mintázatokba rendezi a műanyag molekuláit - ez az önépítő mechanizmus hasonló a hópelyhek növekedéséhez, de ugyanilyen elven nő a fogzománc vagy a kagylóhéj is a természetben.

Kontrollált reakció

Az IBM San Jose-i Almaden Research Center kutatóközpontjában sikerült ezt a folyamatot olyan mértékben kontrollálni, hogy a véletlenszerű "műalkotások" helyett szabályos mintákká álljon össze a polimer, méghozzá úgy, hogy homogén felületen négyzetrácsosan elhelyezkedő, 20 nanométer átmérőjű lyukakat képezzen (ez egy hajszál átmérőjének ötezred része).

Szilíciumostya leendő csipekkel a felületén

A technológiát eredetileg a fotolitográfiás eljárás kiváltására tervezték, amivel a csipek kapcsolási rajzát égetik rá az áramköri lapkára (a jelenleg használt lézer jóval pontatlanabb, mint a kopolimeres eljárás). Az Airgapnek nevezett új technológia arra épül, hogy a szilíciumostya felületén elhelyezkedő leheletvékony vezető anyagra kopolimer réteget visznek fel, majd az azon keletkező miniatűr lyukakon keresztül egy kémiai eljárással lemaratják a leendő vezetékek közötti anyagot. Így egyszerre jönnek létre az eddigieknél vékonyabb, 32 nanométeres vezetékek, és közöttük a szigetelést végző vákuum.

Technológiai ugrás

Az első így készült processzorok 15 százalékkal kevesebb áramot fogyasztottak, és 35 százalékkal voltak gyorsabbak a hagyományos módszerrel készült társaiknál. A technológiát a már meglevő gyártósorokon is lehet alkalmazni, így már 2009-ben beindulhat a tömegtermelés az IBM, illetve partnerei (az AMD-t, a Sonyt és a Toshibát említi kiemelt helyen a cég szóvivője) gyáraiban.

Dan Edelstein , az Airgap projekt vezetője

Az új technológia az eljárást kifejlesztő csoport vezetője, Dan Edelstein szerint akkora áttörést hozhat a csipgyártásban, mint az alumíniumról rézvezetékekre való átállás 1997-ben. Valószínűleg tudja, miről beszél: az IBM rézalapú technológiai projektjét is ő vezette tíz éve.