Takto vyzerá budúcnosť elektroniky: Nové mikročipy zmenia úplne všetko
Mikročipy sú motorom moderného sveta, ukryté v každom zariadení od smartfónov až po automobily. Celý technologický priemysel je postavený na neúprosnom úsilí robiť tieto kremíkové mozgy menšími, rýchlejšími a výkonnejšími, čo je trend známy ako Moorov zákon. Tento pokrok však naráža na tvrdé fyzikálne limity.
Zdroj Foto: Xinpei Zhou, Johns Hopkins University
Na vytváranie ešte menších obvodov na kremíkových doštičkách je potrebné použiť žiarenie s extrémne krátkou vlnovou dĺžkou, no tradičné materiály, ktoré sa pri výrobe používajú, naň nedokážu dostatočne silno reagovať. Vedci z Univerzity Johnsa Hopkinsa však ohlásili prelom, ktorý túto bariéru prekonáva a otvára dvere novej generácii elektroniky.
Ich cieľom bolo vytvoriť obvody také miniatúrne, že sú voľným okom neviditeľné, a posunúť sa tak ďaleko za súčasný štandard výroby menšej ako 10 nanometrov. Kľúčom k tomuto úspechu je kombinácia dvoch inovácií. Prvou je použitie novej generácie svetla, takzvaného „žiarenia za hranicou extrémne ultrafialového žiarenia“ (B-EUV), ktoré má dostatočnú energiu na kreslenie neuveriteľne jemných detailov.
Druhým a ešte dôležitejším prelomom je vývoj úplne nového typu materiálu citlivého na žiarenie, známeho ako „rezist“. Namiesto tradičných chemikálií tím prišiel s priekopníckym použitím takzvaných metalo-organických rezistov. Konkrétne skombinovali kovy, ako je zinok, s organickou zlúčeninou nazývanou imidazol. Tento nový materiál funguje na elegantnom princípe: kovová zložka (zinok) vynikajúco absorbuje vysokoenergetické B-EUV žiarenie.
Táto absorpcia následne spustí spŕšku elektrónov, ktoré vyvolajú presnú chemickú reakciu v organickej zložke (imidazole). Výsledkom je dokonalé „vypálenie“ požadovaného vzoru obvodu do kremíkovej doštičky s bezprecedentnou presnosťou. Aby mohli tento nový materiál aplikovať, museli vedci vyvinúť aj úplne novú výrobnú metódu, ktorú nazvali „chemická depozícia z kvapalnej fázy“ (CLD).
Tento proces im umožňuje nanášať metalo-organický materiál na kremíkové doštičky s presnosťou na úrovni jednotlivých nanometrov. Hlavnou výhodou metódy CLD je, že nie je len extrémne presná, ale aj rýchla a ekonomická, vďaka čomu je vhodná na nasadenie v masovej výrobe. Zároveň umožňuje vedcom rýchlo experimentovať s rôznymi kombináciami kovov a organických látok.
Tento modulárny prístup je revolučný. K dispozícii je najmenej 10 rôznych kovov a stovky organických zlúčenín, ktoré možno kombinovať a vytvárať tak rezisty šité na mieru pre špecifické typy žiarenia a aplikácie. Očakáva sa, že technológia B-EUV sa začne v bežnej výrobe používať v priebehu nasledujúcich desiatich rokov. Tento výskum poskytuje kľúčové materiály a procesy, ktoré sú potrebné na to, aby sa tento prechod stal realitou.
Nejde len o akademické cvičenie. Tento objav je základom pre budúcu generáciu menšej, rýchlejšej a cenovo dostupnejšej elektroniky, ktorá bude poháňať inovácie v oblasti umelej inteligencie, medicíny a komunikácií na ďalšie desaťročia.
Zdroj: eurekalert.org.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
Zobrazit Galériu
