Szerző: Gálffy Csaba

2012. October 29. 14:21:00

IBM: tízezer szén nanocső egy lapkán

Minden korábbinál több, tízezer nanocső precíziós elhelyezését teszi lehetővé az IBM kutatólaboratóriumának legújabb fejlesztése. A megoldásnak köszönhetően felgyorsulhat a kutatás, de a megoldás maga is gyártásérett lehet a jövőben.

A szén nanocsövek rendkívül érdekes elektromos tulajdonságokkal bírnak, a csavarodástól függően rendkívül jó vezetők és félvezetők is lehetnek. Ez utóbbi tulajdonság elméletben lehetővé teszi, hogy a nanocsövek kiváltsák a jelenleg használt szilíciumkapus tranzisztorokat a félvezetőgyártásban. Egy ilyen csere előnyei igen jelentősek lennének, a nanocsőalapú tranzisztorok kapcsolási energiája alacsonyabb, mérete pedig a jelenleg vezető gyártástechnológiákkal kifaraghatónak töredéke lehet. Ebben hozhat áttörést az IBM új kutatási eredménye, amellyel egyszerre akár tízezres nagyságrendben is elhelyezhetőek nanocsövek egy lapkán.

Szappanos vízbe szilíciumot

A szén nanocsövek fizikai tulajdonságait már elég jól ismerjük, az anyag gyakorlati hasznosíthatóságát a gyártástechnológia hiányosságai azonban eddig nem tették lehetővé. A rendkívül vékony nanocsövek félvezetőként történő felhasználásához ugyanis a szilícium tranzisztorral ellentétben nem maratni kell, hanem felépíteni, vagyis az egyes elemeket precíziós eljárással kell összeszerelni, ami az apró nanocsövek esetében nem egyszerű feladat. Az IBM áttörése ebben az értelemben valóban mérföldkőnek számít, eddig csak százas nagyságrendben sikerült nanocsöveket elhelyezni megfelelő rendszerben, ezt most két nagyságrenddel sikerült meghaladni. Ugyan a csúcs szilíciumlapkák egymilliárd fölötti tranzisztorszáma még nagyon messzinek tűnik, az IBM szerint a most felhasznált technológia jól skálázható, így elérhető közelségbe került a szén nanocső-alapú processzorok kifejlesztése is.

Machine learning és Scrum alapozó képzéseket indítunk! (x) A HWSW októberben induló gyakorlatorientált, 10 alkalmas, 30 órás online képzéseire most early bird kedvezménnyel lehet regisztrálni!

Az IBM most bejelentett megoldásában a lapka alapját hagyományos szilícium-dioxid (SiO2) képezi, amelyre kémiailag módosított hafnium-dioxid (HfO2) árkokat vésnek. A nanocsöveket felületaktív anyaggal kezelik, ettől vízben oldhatóvá válnak, ebbe az oldatba merítik bele a szilícium-hafnium lapkát. A nanocsövek az előkészített árkokba ragadnak bele, a helyüket kémiai kötés révén tartják meg. A módszerrel négyzetcentiméterenként akár egymilliárd nanocső is elhelyezhető egy lapkán - mondja az IBM. A megoldás további előnye, hogy a szilícium-hafnium részegység a hagyományos eljárásokkal elkészíthető, az elkészült lapkák validációs mechanizmusa pedig kompatibilis a szilíciumkapus lapkák mechanizmusával, így a meglévő üzemekben csak korlátozott átépítésre lenne szükség.

Szilícium után

Az IBM technológiájával készülő lapkák természetesen nem számítási feladatokat látnak el, hanem a nanocsövekkel kapcsolatos kutatómunkát gyorsítják fel. A lapkákkal ugyanis egyszerre akár tízezer nanocső fizikai paraméterei vizsgálhatóak, vagyis egyszerre nagyszámú egység statisztikai elemzése is elérhető válik. A fő kutatási csapásirány a gyártástechnológia fejlesztése, a most kidolgozott módszer a jövőben a processzorgyártásban is felhasználhatóvá érhet.

Ahogy fentebb említettük, a szén nanocső kiváló tranzisztorkaput képez, elektromos és egyéb jellemzői ugyanis jobbak, mint a szilíciumé. Míg a szilícium kapu vékonyításával drasztikusan romlanak a félvezető tulajdonságai, a szivárgási áram, a zárt kapun is átfolyó elektromosság miatt pedig az ilyen lapkák fogyasztása is megnő. A szén nanocsövek használatával mindkét probléma hosszabb távon megoldódna. Egyrészt a nanocsövek néhány atom átmérőig skálázhatóak lefelé, másrészt elektromos tulajdonságaik ezzel párhuzamosan nem romlanak érdemben. További előny, hogy a nanocsövek kiváló elektromos vezetők tudnak lenni, esetenként akár ezerszer jobban vezetik az áramot, mint a réz, vagyis a lapkák huzalozására is alkalmas az új anyagtípus, nem csak tranzisztorkapuként.

a címlapról