Processors gemaakt van nanodraden

Onderzoekers van IBM en de Purdue-universiteit zijn in staat gebleken om silicium draden van 10 tot 40 nanometer doorsnede op gecontroleerde wijze te laten groeien. Als het team deze methode weet toe te passen bij de chipsfabricage, zou dit een grote stap voorwaarts betekenen voor de snelheid van processors.

De meest krachtige processors van tegenwoordig zijn opgebouwd uit schakelingen met een grootte van slechts 45 nanometer (een miljoenste millimeter). Dit is een bijna onvoorstelbaar kleine schaal: een rood bloedlichaampje van een mens is bijvoorbeeld al honderd keer groter dan deze nanodraden en een gemiddeld menselijk haar is ongeveer duizend keer zo groot! Veel natuurkundigen vrezen dat met deze huidige schaalgrootte een fysische grens is bereikt. De bevindingen van het Amerikaanse wetenschapsteam is echter een betrouwbare en reproduceerbare aanwijzing dat ook deze grens ooit doorbroken gaat worden.

De proefopstelling bestond uit een microscoop met een vacuümkamer met daarin siliciumgas. In deze kamer werden minieme deeltjes goud met een doorsnede van 10 tot 40 nanometer en temperatuur van 600 graden Celsius geplaatst. Deze gouden deeltjes smelten door deze hoge temperatuur en dienen tegelijkertijd als katalysator voor het silicium, dat vanuit het gas in het goud terecht komt. Het gesmolten goud raakt steeds voller met silicium, tot het punt waarop het oververzadigd is. Het silicium slaat dan neer en vormt nanodraden van 10 tot 40 nanometer. De dunste draden zijn dus ruim vier keer zo klein als de bestaande fabricagetechnologie voor processors.

Het mooie van dit onderzoek is volgens de wetenschappers dat het voor het eerst is dat dergelijk onderzoek op betrouwbare wijze is gemeten. Nog mooier is dat de meetresultaten uitwijzen dat het moment dat het silicium neerslaat goed te voorspellen is, en het groeien van de draden ook. De metingen die zij hebben verricht, wijzen volgens de onderzoekers aan dat het proces van neerslaan en groeien overal in de vacuümkamer op vrijwel hetzelfde moment ontstaat en in hetzelfde tempo verdergaat. Het team meent daarom dat de voorspelbaarheid daarmee zo goed is dat ze de nanodraden zo laten groeien dat er schakelingen van een processor mee gemaakt kunnen worden. Dat betekent dat er uiteindelijk een commercieel fabricageproces op gebaseerd zou kunnen worden.

De praktijk van alledag is meestal een stuk weerbarstiger dan de werkelijkheid in een laboratorium. Het is om te beginnen lastig om een letterlijk microscopisch klein proces te vergroten naar de schaal van een microprocessor waar de wereld wat aan heeft. De belangrijkste hobbel die volgens het onderzoeksteam echter genomen moet worden, is het vervangen van goud als katalysator. Goud kan volgens hen tijdens de vorming van de silicium nanodraden terechtkomen in het silicium en daardoor de eigenschappen ervan onbedoeld en ongewenst veranderen. Om deze reden kijken wetenschappers al naar de mogelijkheid om koper, nikkel en aluminium te gebruiken als katalysator. Koper en nikkel zijn daarbij in praktische zin het meest belovend omdat het materialen zijn die nog steeds veel worden toegepast in elektronica. Er zijn kortom nog wel een paar stevige beren op de weg te vinden, maar die lijken op het eerste gezicht verre van onoverwinnelijk.

Scroll Up

Pin It on Pinterest