Új anyagok a következő generációs számítógépes chipekhez
A Dallas-i Egyetem oktatói, együttműködő partnerek és ipari szereplők csapatot alkotva dolgoznak az indium alapú anyagok tervezésén és tesztelésén, hogy a számítógépes chipek még kisebbek és hatékonyabbak legyenek. A kutatók egy 1,9 millió dolláros támogatást nyertek a Nemzeti Tudományos Alap „A félvezetők jövője” (FuSe2) programján keresztül, amely három évre szól.
Ez a finanszírozás a szeptemberben bejelentett 42,4 millió dolláros FuSe2 támogatás része, amely a szövetségi CHIPS (Segítő Ösztönzők a Félvezetők Gyártásához) és Tudományi Törvény céljait hivatott támogatni, amelyek célja a számítógépes chipek energiahatékonyságának növelése és az integrált áramkörök hazai gyártásának elősegítése.
A számítógépes chipek teljesítményének javítása
A kutatók az indium alapú anyagok bevezetésével a rendkívüli ultraibolya (EUV) tartományban kívánják megkönnyíteni a mintázást. A mintázás, azaz a litográfia a félvezető gyártási folyamatának kulcsfontosságú lépése, amely során mintákat hoznak létre a wafer felületén, hogy azok az tranzisztorok és egyéb elemek útvonalaként szolgáljanak. A mély UV-ról az EUV tartományra való áttérés lehetővé teszi, hogy kisebb, pontosabb elemeket állítsanak elő a számítógépes chipeken, ezzel javítva a teljesítményt és az energiahatékonyságot.
A hagyományos mintázási folyamat során a szilícium wafer-eket egy eltávolítható fényérzékeny réteggel, az úgynevezett photoresist-tel vonják be, mielőtt UV-fotonoknak teszik ki őket. Az új generációs litográfia nagyon nagy energiájú fotonokat használ — 92 elektronvolt — az EUV tartományban. E fotonok magas energiája miatt a hagyományos photoresist anyagok nem működnek.
Jobb félvezető tulajdonságok, túlmelegedés nélkül
„Ha egy réteget készítünk egy másik réteg fölé, nem lehet magas hőmérsékletre melegíteni. Különben tönkretesszük a meglévő rétegeket” — magyarázta Dr. Julia Hsu, a anyagtudomány és mérnöki kar professzora és a kutatás vezetője. Az indium tartalmú anyagok EUV photoresistként és a tranzisztorok esetében történő használata hatékonyabbá teheti a számítógépes chipeket azáltal, hogy eltávolít egy olyan lépést az integrált áramkörök gyártásában, amely oldószereket igényel.
Gépi tanulás integrálása a folyamatba
Hsu előzetes munkája az indium tartalmú anyagok EUV photoresistként való alkalmazásában egy Félvezető Kutatási Társaság (SRC) támogatást kapott, amely az új anyagok kutatására irányul. Hsu tervezi a gépi tanulás integrálását is — egy módszert, amelyet a 2023-as Simons Alapítvány Pivot Ösztöndíj támogatásával tanult meg — a projekt tervezési és tesztelési módszereibe.
Kulcsfontosságú együttműködések a projektben
Hsu társelnökei között találjuk Dr. Cormac Toher-t, a anyagtudomány és mérnöki kar adjunktusát, valamint Dr. Kevin Brenner-t, szintén adjunktust. Toher az indium tartalmú molekulák tervezéséért felel, míg Brenner a készülékek gyártásáért és teszteléséért. A projekt részeként félvezető ipari munkaerő-képzés is zajlik a közösségi főiskolai hallgatók számára az UTD Észak-Texasi Félvezető Intézetén keresztül, valamint Hsu egy tanfolyamot is tart, amely a félvezető iparban való elmélyült tapasztalatot nyújt.
Érdekesség: Az indium, mint félvezető anyag, a jövő technológiáiban kiemelkedő szerepet játszhat, mivel rendkívül hatékony és környezetbarát alternatívát kínál a hagyományos anyagokkal szemben.
Források: Dallas-i Egyetem, Nemzeti Tudományos Alap, Félvezető Kutatási Társaság
