Samosklapajući čipovi

Hlađenje kroz vazdušne šupljinice, 35 nanometara široke, za 35 povećalo protok podataka, a za 15 smanjilo električnu potrošnju.

U mikroelektronici odavno sanjaju da nateraju molekule da se sami urede – prema vladajućim zakonima fizike – u sklopove kojima će kolati poruke. Ili bolje reći: da se električni naboj u nanoelektronskim spravama menja nesmetano propuštajući gomile podataka.

Samouređivanje ili samooblikovanje jedna je od sveprožimajućih prirodnih pojava – od snežne pahuljice do živih bića, a ovo su iskoristili IBM-ovi stručnjaci da osmisle tzv. samosklapajujeće čipove. Razlog za ovakvo opredeljenje sasvim je jednostavan: izrada veoma malih, znatno bržih i prilično jeftinijih mikroprocesora od postojećih.

Kompanija je nedavno razglasila da je ovaj postupak iskorišćen u oblikovanju vazdušnih šupljina koje su razdvajale (izolovale) provodničke žičice u čipovima. Prvi rezultati nagovešćuju da se vazdušnim pregrađivanjem za 35 odsto povećala brzina protoka struje (razmena podataka), a da je za 15 odsto smanjena energetska potrošnja. Jednim tehnološkim udarcem postigli su dvostruko poboljšanje, najavivši da će primena nove tehnologije u poluprovodničkim postrojenjima otpočeti 2009. godine.

Nema ometanja

Samosklapanje je prethodno ispitano u strogo nadgledanim uslovima, čime je potvrđeno da se nebrojeno puta može izvoditi i u svakodnevnoj proizvodnji. „Nanotehnološko doba zakoračilo je u mikroelektroniku”, objašnjava Denijel Edelstejn, vodeći naučnik u ovom poduhvatu. „Najbitnije je da je postupak saglasan sa postojećim načinima izrade i materijalima od kojih se prave mikroprocesori.”

U jednom jedinom koraku ostvaren je tehnološki napredak za koji bi – prema Murovom zakonu – trebalo čekati dva pokolenja čipova izrađivanih na sadašnji način.
Poznato je, naime, da je jednog od uskih grla danas bakarno ožičavanje kojim struje elektroni (poruke) između tranzistora i izlaze napolje. Kada se čipovi smanjuju, ove žičice – otprilike 70 nanometara debele (70 milionitih delića milimetra) – moraju da se stavljaju što gušće, takoreći da se sabijaju na sve manjoj površini.

Međutim, zbližavanje izaziva jednu nepoželjnu pojavu – međusobno remećenje električnih tokova, rasipajući energiju i usporavajući protok podataka. Jedini izlaz je odvajanje (izolacija), ali današnji materijali – kao staklo – nisu dovoljno podesni za buduće čipove. Odavno se zna da to bolje obavlja vazduh, zato su stručnjaci prionuli na posao da osmisle kako da useku majušne praznine – oko 35 nanometara široke – da onemoguće električno ometanje.

Svojevrsne praznine

Današnji najsavremeniji postupci nisu u stanju da izrežu tolicna udubljenja kojima će, bez ikakvih smetnji, opstrujavati vazduh. Biti ili ne biti? Valjalo je smisliti potpuno drugačiji pristup.

U ovome su se IBM-ovi istraživači poslužili novom vrstom polimera, koji se brzo i lako samooblikuje, za urezivanje vazdušnih šupljinica, iako su one svojevrsne praznine (vakuum) u kojima, čak, nema vazduha. Polimer se nalije u bakarne žičice utisnute u razdvajajući (izolirajući) materijal. Kad se polimer zagreje, molekuli se jednostavno udalje i ostave područje sićušnih rupa (nanorupica) koje se koriste za narezivanje majušnih udubljenja u materijalu koji okružuje (i izoluje) žičice.

Posle toga se ubrizga plama, vreli naelektrisani gas, da se izbace svi malecni otpaci. Na kraju se obavi hemijsko ispiranje koje ostavi čiste praznine i s jedne i s druge strane bakarne žičice.

„Smatram da će se i ostali okuražiti da uvedu samosklapanje, jer je sve bliže industrijskoj primeni”, kaže Babak Amir Parviz, profesor elektroinženjerstva na Univerzitetu Vašington.

Imajući u vidu da u samosklapajućim čipovima postoji deset slojeva ožičavanja, to će poskupeti izradu za jedan cent po sloju. Jednima će se urezivati samo jedna vazdušna šupljinica u svakom sloju, a drugima četiri i više, zavisno od zahteva poručilaca. Kompanija je namerna da novi postupak za novac ponudi ostalim proizvođačima, počev od onih s kojima najtešnje sarađuje (AMD, „Soni”, „Tošiba” i „Friskejl”).

U vlastitim proizvodima prvi su na redu – serveri, jer se koristi uobičajena CMOS tehnologija, što znači da nema potrebe za novim alatima.