Menšie čipy vďaka triku z 18. storočia

|

Využitie storočnej techniky tlače by mohlo zmenšiť kremíkové čipy a viesť k pokroku v oblasti ukladania dát s veľmi veľkou hustotou.

Počítačové čipy sa vyrábajú fotolitografiou, pri ktorej sa do plátov kremíka vyrývajú zložité nanoskopické vzory, ktoré vyznačujú miesta, kam prídu izolanty, vodiče a iné zložky čipov. Táto technika sa však s neustálym zmenšovaním čipov blíži k svojmu limitu – je stále drahšia a je stále ťažšie zmenšovať čip.

Vedci z Wisconsinskej univerzity tvrdia, že riešením by mohla byť zmena pôvodnej litografickej techniky.

Na konci 18. storočia objavil v Nemecku Čech Alois Senefelder tlačiarenský systém, v ktorom bol pôvodný obraz vytvorený mastným tušom na bloky vápenca – z čoho vznikol názov litografia (v gr. písanie na kameň). Pomocou kombinácie mastného tušu a roztokov, ktoré sa odpudzujú vytvoril Senefelder dosku, na ktorej boli hrany veľmi ostré a tak mohol pomocou nej vytvoriť mnoho presných kópií originálu.

Nová technika vedcov vedených Paulom Nealeyom nazývaná tlač molekulárnym transferom (molecular transfer printing - MTP) v sebe tiež zahŕňa prenos atramentu z originálu na repliku a ukázalo sa, že jeden drahý kremíkový čip môže replikovať 20-krát.

Vedci vzali čip vytvorený fotolitografiou a potiahli jeho povrch látkami zo skupiny blokových kopolymérov. Kopolyméry vznikajú podobne ako kryštály využívajúc reliéf povrchu. Pomocou dvoch polymérov vedci vytvorili repliku čipu.

Zmes polymérov tiež obsahovala dva vodivé polymérové tuše, z ktorých sa každý viazal na jeden kopolymér a ktoré predstavovali vodu a tuš v tradičnej litografii.

Vedci zahriali čip na 250 °C na niekoľko hodín, aby udržali vzor na svojom mieste ako kopolymérový film a potom na vrch umiestnili druhý prázdny silikónový čip. Keď čipy zohriali na 160 °C na Ďalších 24 hodín, molekuly tušu sa odpútali od polymérov a vytvorili kovalentné väzby na povrchu replikovaného čipu. Nakoniec vedci odstránili polymérový film a výsledkom boli dva čipy s identickým vzorom.

Technika je podobné tzv. mikrokontaktnej tlači, ktorá je ale obmedzená rozsahom stotín naometrov a to je dnes podľa Nealeyho vo svete čipov málo.

Pri technike MTP to nie je problém, pretože jednotlivé vzory nie sú definované topologicky ale chemicky. Technika podľa vedcov umožňuje vytvárať kópie aj s vyšším rozlíšením ako je rozlíšenie originálu.

Vedci napríklad vytvorili konvenčnou technikou čip, na ktorom boli paralelné línie vzdialené od seba 120 nanometrov, kopolyméry však dokázali vytvoriť čip, na ktorom boli línie vzdialené len 30 nanometrov. Znamená to, že tento prístup môže nájsť uplatnenie aj pri uchovávaní dát v počítači, kde sú potrebné husté polia rovnakých vzorov.

Vedcom sa pomocou novej techniky podarilo vytvoriť vzory, ktoré boli od seba vzdialené len 30 nanometrov. V komerčnej sfére chcú dnes výrobcovia dosiahnuť vzdialenosť 44 nanometrov. Nealey sľubuje, že zmenou polymérov môžu dosiahnuť zmenšenie tejto vzdialenosti až na 20 nanometrov.

Podľa vedcov sledujúcich projekt je príliš skoro hovoriť o vhodnosti techniky pre použitie v praxi. Zhodujú sa však, že nové myšlienky a smery v oblasti zmenšovania čipov a počítačových komponentov sú dnes už nevyhnutné.

originál článku