Muliggør fremstilling ud over 7 nm

Hvordan kom vi fra Palm Pilots i 90'erne til de ultrakraftige smartphones i dag? For en stor del, på grund af skalering, hvor integrerede kredsløb laves med mindre funktionsstørrelser, der passer til flere og flere kredsløbselementer i det samme område af silicium ved hver teknologigeneration. Dette sætter vores forventninger om, at om 20 år mere, vores mobile enheder i dag vil ligne Palm Pilot i går. Imidlertid, da de nuværende halvlederfabrikationsprocesser nærmer sig grundlæggende grænser, og fremkomsten af ​​AI driver efterspørgslen efter ikke-traditionelle computingarkitekturer, nye metoder til fremstilling i nanoskala er påkrævet.

Mit team hos IBM Research - Almaden i Silicon Valley har opfundet flere nye materialer og materialevidenskabelige processer, der hjælper med at løse disse spørgsmål. Vores arbejde, udgivet for nylig i Anvendte materialer og grænseflader , viser en metode til selektivt at deponere et materiale på funktionsstørrelser så små som 15 nm (det er 75, 000x mindre end diameteren på en hårstreng) ved simpelthen at dyrke en film i et valgt område. Med traditionelle fremstillingsmetoder, dette ville kræve belægning af et substrat med resist, mønster af resisten gennem et eksponeringstrin, udvikle billedet, deponering af en uorganisk film og derefter afisolering af resisten for at give dig et mønstret uorganisk materiale. Vi fandt en måde at deponere denne uorganiske film meget mere enkelt, ved hjælp af en selvjusteret proces, hvor vi nedsænker et præfabrikeret substrat i en opløsning indeholdende et specielt materiale og derefter tilføjer det belagte substrat til et deponeringskammer, og du er færdig. Vi er bogstaveligt talt i stand til at dyrke en komponent af en enhed på en kontrollerbar måde på nanoskalaen.

Denne simple proces med selvjustering er et værktøj, der kræves for at fortsætte skalering, da det lover at forenkle komplekse processer, spare penge og reducere fejl i de sidste enheder. Ud over, vores evne til at beregne komplekse problemer skrider hurtigt frem, drevet af nye teknologier som AI og neuromorfe computere, som hver især har meget forskellige hardwarekrav i forhold til traditionelle halvlederprocesser. Vores selvjusteringsproces giver et ekstra værktøj til at fremstille ikke-traditionel hardware, der kan kræve tredimensionelle strukturer, f.eks. Tværpunktsarrays.

Ideen om en selektiv aflejring er ikke ny. Det nye er syntesen og demonstrationen af ​​et nyt materiale, der gjorde det muligt for os at gøre dette i en skala, der er relevant for halvlederindustrien. Vi har primært hentet fra en dybde af viden inden for syntese af nye materialer og evnen til at skræddersy en kemisk struktur til krævende applikationer; 1 i min tid hos Almaden, vi har demonstreret dette i udviklingen af ​​unikke polymerisationer, 2 materialer3, 4 og karakteriseringsmetoder5, 6. Når vi udvikler metoder til skalering af denne proces, vi kan begynde at integrere det, når vi bygger næste generations hardware, uanset om det er til ny AI -hardware eller fremstilling af enheder på 7nm teknologiknudepunktet eller derover. Tanken om at være en del af et teknologisk fremskridt, der kan være i enhver smartphone eller AI -hardware i fremtiden, er en utrolig spændende indsats.