IBM ukázalo uhlíkové nanotrubice. Prinesú prielom v technológii čipov?

08.10.2015 16:17

Ko­niec plat­nos­ti Moo­rov­ho zá­ko­na bol v pos­led­ných ro­koch oh­lá­se­ný už viac­krát. Je jas­né, že kre­mí­ko­vé tran­zis­to­ry s na­mi ne­bu­dú nav­ždy a je­den z ho­rú­cich kan­di­dá­tov na ich náh­ra­du sú uh­lí­ko­vé na­not­ru­bi­ce (car­bon na­no­tu­bes - CNT).

Ne­dáv­no ved­ci z IBM pred­sta­vi­li 7 nm tes­to­va­cí čip, pri kto­rom hrá kľú­čo­vú úlo­hu zlú­če­ni­na kre­mí­ka a ger­má­nia a tech­no­ló­gia op­tic­ké­ho lep­ta­nia za pou­ži­tia extrém­ne ultra­fia­lo­vé­ho svet­la.

No v la­bo­ra­tó­riách spo­loč­nos­ti sa už viac ako de­sať ro­kov pra­cu­je aj na CNT a zdá sa, že te­raz bo­la od­strá­ne­ná jed­na z hlav­ných pre­ká­žok brá­nia­cich v ich prak­tic­kom pou­ži­tí v po­lo­vo­di­čoch. Je to pr­vý krok sme­ru­jú­ci ku ko­mer­čnej vý­ro­be tran­zis­to­rov CNT.

Uh­lík mô­že tvo­riť via­ce­ro alot­ro­pov (uhlia, gra­fit, di­amant atď.), niek­to­ré z nich sú izo­lá­to­ry (gra­fit), iné sú vo­di­vé (gra­fén, čo je dvoj­roz­mer­ný plá­tok gra­fi­tu s hrúb­kou jed­né­ho ató­mu). Ató­my uh­lí­ka sa mô­žu spá­jať do rôz­nych út­va­rov, napr. gu­ľô­čok či rú­rok, zná­mych ako fu­le­ré­ny. CNT, čo sú v pod­sta­te zro­lo­va­né lis­ty gra­fé­nu, sú sľub­né, pre­to­že ide o po­lo­vo­di­če a mô­žu sa ľah­ko šká­lo­vať na nie­koľ­ko na­no­met­rov.

Uh­lí­ko­vé na­not­ru­bi­ce mô­žu tvo­riť stred­nú časť tran­zis­to­ra - ka­nál. Prob­lém je v tom, že tej­to veľ­kos­ti sa mu­sia pris­pô­so­biť aj os­tat­né čas­ti tran­zis­to­ra, ako aj ko­vo­vé kon­tak­ty na oboch stra­nách ka­ná­la, kto­rým pre­te­ká prúd, keď je tran­zis­tor za­pnu­tý. No ak sa kon­tak­ty zmen­šia, zvý­ši sa od­por, čím sa zní­ži vý­kon. To je veľ­ká vý­zva už pri 14 nm kre­mí­ko­vých tran­zis­to­roch a s pos­tup­ným zmen­šo­va­ním vý­rob­né­ho pro­ce­su to bu­de čo­raz hor­šie.

Na vy­rie­še­nie toh­to prob­lé­mu v IBM vy­vi­nu­li spô­sob, ako reali­zo­vať mik­ros­ko­pic­ký „zvar", kto­rým sa pri­po­ja drob­né mo­lyb­dé­no­vé ko­vo­vé kon­tak­ty na kon­ce rú­rok, kto­ré sú us­po­ria­da­né vo­do­rov­ne na substrá­te. Ved­com sa po­da­ri­lo vy­tvá­rať spo­je­nia, kto­ré nie sú hrub­šie ako 1,8 na­no­met­ra. Vý­sled­kom je tran­zis­tor, kto­rý pra­cu­je po­dob­ne ako je­ho kre­mí­ko­vý náp­ro­ti­vok. Ta­kým­to spô­so­bom by sa moh­li pre­ko­nať prob­lé­my so zvy­šo­va­ním od­po­ru až na 4 ge­ne­rá­cie dop­re­du. Ved­ci pred­pok­la­da­jú, že tá­to tech­no­ló­gia sa pou­ži­je už na vý­ro­bu 5 nm tran­zis­to­rov. V tes­to­va­com za­ria­de­ní IBM ma­jú CNT prie­mer 1,2 nm a kon­tak­ty me­ra­jú oko­lo 9 nm.

Kým sa za­čne hro­mad­ná vý­ro­ba CNT, tre­ba vy­rie­šiť eš­te ve­ľa prob­lé­mov. No IBM dú­fa, že v prie­be­hu pia­tich až de­sia­tich ro­kov by CNT moh­li nah­ra­diť kre­mí­ko­vé tran­zis­to­ry.