استفاده از اتصالات نانو براي طراحي تراشه‌هاي آينده

[Kingman_62]

شركت اينتل مطالعه بر روي اتصالات نانو كربن را براي امكان جاي‌گزيني آن‌ها با سيم‌هاي مسي داخل نيمه‌رساناها بررسي مي‌كند. استفاده از اتصالات نانو فناوري جديدي است كه ممكن است روزي مشكلات بزرگ شركت‌هاي سازنده تراشه را به طور كامل برطرف سازد.

شركت اينتل بزرگ‌ترين شركت سازنده‌‌ي تراشه در دنيا در حال برنامه‌ريزي براي ارايه نخستين تراشه‌هاي مبتني بر اتصالات نانو كربن است كه جاي‌گزين سيم‌هاي ميكروسكوپي فلزي كه ترانزيستورها را به يكديگر متصل مي‌كند، خواهد شد. اينتل قصد دارد با استفاده از اين فناوري ميزان بهبود كارايي تراشه‌ها را آزمايش كند. در حقيقت طراحي اين تراشه‌ها آزموني براي تست عملي تئوري‌هاي به دست آمده در مورد دقت اتصالات نانوكربن است.

Mike Mayberry مدير بخش تحقيقات اجزاي شركت اينتل در Oregon، اين موضوع را هفته آينده در نشست بين‌المللي انجمن خلاء در سانفرانسيسكوي آمريكا مطرح خواهد كرد. شركت اينتل براي ارايه اين فناوري با انيستيتوي فناوري كاليفرنيا، دانشگاه كلمبيا، دانشگاه Illinois و دانشگاه Portland State همكاري خواهد كرد.

اتصالات داخلي تراشه‌ها مشكلات زيادي را براي سازندگان تراشه ايجاد نموده است. طبق قانون Moore سازندگان تراشه‌ها بايد هر دو سال اجزا و تركيبات استفاده شده در داخل نيمه‌رساناها كوچك‌تر شوند. جمع كردن اتصالات سبب افزايش مقاومت الكتريكي مي‌شود كه اين امر كاهش كارايي تراشه‌ها را به دنبال دارد. سازندگان تراشه در اواخر سال 1990 براي رفع اين مشكل سيم‌هاي مسي را جاي‌گزين سيم‌هاي آلومينيومي براي اتصال ترانزيستورها كردند. ولي متاسفانه براي شركت اينتل و ساير شركت‌هاي رقيب استفاده از سيم‌هاي مسي خيلي باريك براي اتصالات دروني تراشه، مشكلات زيادي را ايجاد كرد.

Dave Lammers از مديران شركت پژوهشي VLSI مي‌گويد: در فلزات با كاهش قطر لوله يا سيم مقاومت الكتريكي به صورت زيادي افزايش مي‌يابد. با كم شدن قطر الكترون‌هاي اتم فلزي فعاليت جهشي كم‌تري پيدا مي‌كنند و اين سبب مي‌شود كه كارايي سيم فلزي كاهش پيدا كند.

Lammersبراي اولين بار در روزنامه VLSI نتايج مربوط به آزمايش‌هاي اتصالات داخلي تراشه‌ها را مطرح كرد.

اتصالات نانوكربن مشهورترين‌ اتصالات در دنياي جديد فناوري نانو است كه رسانايي الكتريكي بسيار بهتري نسبت به فلزات دارد. در حقيقت پديده‌اي تحت عنوان «رسانايي بالستيك» را ارايه مي‌دهند. رسانايي بالستيك به اين مفهوم است كه الكترون‌ها پراكندگي ندارند و مانعي بر سر راه حركت آن‌ها وجود ندارد.

اتصالات نانو با مقياس يك ميلياردم متر اندازه‌گيري مي‌شوند و بسيار نازك‌تر از باريك‌ترين اتصالات فلزي هستند كه مي‌توانند ساخته شوند، و مي‌توانند مشكلات مربوط به كوچك‌تر كردن اتصالات داخل تراشه‌ها را رفع كنند. در حال حاضر IBM و ساير شركت‌ها ترانزيستورها را بدون استفاده از اتصالات نانوكربن طراحي و ارايه مي‌كنند.

در اين آزمايش، شركت اينتل اتصالات نانو كربن را با استفاده از يك ميدان الكتريكي در كنار هم قرار داده و سپس ميزان فركانس آن‌ها را با استفاده از تجهيزات دقيق و استاندارد اندازه‌گيري مي‌كند.

هرچند كه اتصالات نانو خواص سودمند و گاه نامتعارفي دارند، مشكل اصلي در اين است كه توليد انبوه نانوكربن‌ها بسيار سخت است. بعضي از نانوها نيمه‌رسانا هستند، اين بدان معناست كه انتقال الكترون از طريق آن‌ها قابل كنترل است. در حالي كه بعضي از آن‌ها رساناي خالص هستند. اين موضوع وابسته به آرايش الكترون‌ها در اتم‌هاي آن‌ها است.

بعضي از آن‌ها طولاني و برخي ديگر كوتاه هستند. به هر حال نانوها آرايه‌ي پيچيده‌اي از كاركترهاي مختلف هستند، كه با تغيير اين ويژگي‌ها خواص متفاوتي از خود نشان مي‌دهند.

شايان گفتن است كه در طراحي هر تراشه هزاران اتصال نانو مورد نياز است. پژوهش‌گران در حال تحقيق به منظور يافتن راهي براي توليد نانوكربن‌هاي كاملا هم‌شكل هستند. يا فناوري كه بتواند به سرعت نانوكربن‌هاي مفيد را از بقيه جدا كند.

در نتيجه اتصالات نانوكربني به صورت تجاري در چندين سال آينده مورد استفاده قرار نخواهد گرفت.
با وجود اين كه هنوز استفاده از نانوكربن‌ها در اتصالات تراشه‌ها قطعي نشده است، مي‌توان گفت كه به طور مشخص تغيير پايه‌اي و بنيادي در ساختار و مواد مورد استفاده در نيمه‌رساناها در دو دهه آينده روي خواهد داد.

در سال‌هاي 2010 يا 2012 پژوهش‌گران مشخص خواهند نمود كه چه تغييراتي بايد در ساختار تراشه‌ها انجام گيرد كه شايد تركيب مواد سيليكوني با نانوهاي جديدتر باشد كه در اواسط دهه آينده به وقوع بپيوند. در سال 2020 احتمال جاي‌گزيني تراشه‌هاي سيليكوني با ساير تركيبات پيچيده در ساختار نيمه‌رساناها و تراشه‌ها بسيار زياد است.

منبع: CNetNews
مترجم: پارس آنلاين