Zo ziet de opgedampte isolatielaag er (idealiter) uit (afb: KU Leuven)
Decennialang was de verkleining van de basiseenheden op geïntegreerde schakelingen (chips) de oplossing voor sneller en meer (en minder energieverbruik), maar die ’truc’ loopt tegen zijn grenzen aan. Nu denken onderzoekers van de KU Leuven en het onderzoeksinstituut Imec dat die ’truc’ nog even is voort te zetten met behulp van isolatie.
De miniaturisering was jarenlang de oplossing voor snellere en krachtigere schakelingen, maar op een gegeven moment wordt alles zo klein en op elkaar gepakt dat er onderling storingen (zouden) optreden. Ook zou door die dichte pakking de weerstand toenemen (ipv van af), waardoor de chip meer energie gaat verbruiken. Oplossing zou zijn de schakelingen te voorzien van een isolerende laag, maar dat schijnt nog een heel karwei gegeven de (nano)schaal waarover we het hier hebben (Ik herinner me nog de grote opwinding over het megachipproject van Philips en Siemens in de jaren 80 toen we het over microns hadden; as).
Rob Ameloot van de KU Leuven en medeonderzoekers denken dat een nieuwe techniek kansen biedt. “We gebruikten metaalorganische netwerken als isolatiemateriaal. Die materialen vormen kristallen die poreus maar toch stevig zijn.” Eerst werd een oxidelaag aangebracht en daaroverheen via opdamping het organische materiaal.
Door die opdampingstechniek te gebruiken zet het ‘neergeslagen’ materiaal uit en wordt poreus. Het poreuze materiaal vult alle gaten tussen de geleiders. “Dit is een methode van onder af. Zo weten we dat de isolatie volledig is en homogeen”, zegt medeonderzoeker Michail Krishtab. “Met andere methoden, van boven af, heb je altijd nog de mogelijkheid dat er hiaten zijn.”
EU
De onderzoekers hebben van de Europese Onderzoeksraad geld gekregen om de techniek verder te ontwikkelen in samenwerking met Imec. “Bij Imec hebben we ervaring met dit soort ontwikkelingen, met het opschalen en in productie brengen”, zegt Silvia Armini. Ameloot: “Wij hebben laten zien dat deze organische materialen de juiste eigenschappen hebben. Nu moeten we het een en ander bijvijlen. Het kristaloppervlak is nog te onregelmatig. Dat moet vlakker worden.”
Als die verfijning eenmaal is verwezenlijkt dan kan deze isolatietechniek zorgen voor kleinere chips die minder energie vergen, is zijn verwachting. “Veel ki-toepassingen (kunstmatige intelligentie; as) verbruiken veel verwerkingscapaciteit. Ons onderzoek kan een waardevolle bijdrage leveren aan een nieuwe generatie chips.”
Bron: EurekAlert