Wetenschappers bij de Amerikaanse Cornell University hebben speciaal aangepaste microgolfoven gebruikt om een grote stap voorwaarts te maken richting de productie van halfgeleiders van 2 nanometer (nm).
Hoe kleiner computerchips worden, hoe meer er in bijvoorbeeld een smartphone of laptop kunnen worden gepropt, waardoor die krachtiger wordt. Momenteel worden veel devices uitgerust met chips van 7 tot 10nm, hoewel nieuwere, zoals de iPhone 14, zelfs al chipsets van 4nm gebruiken.
De chipindustrie is zelfs al begonnen om nog kleinere chips can 3nm te produceren, maar begint op een grens te stuiten. Hoewel traditionele productiemethodes momenteel nog werken, moeten de siliconen die worden gebruikt, naarmate chips kleiner worden, gedoteerd worden met steeds hogere concentraties van fosfor. Dat is nodig om de stroomafgifte stabiel en nauwkeurig te houden.
Microgolfoven
Om dat te doen, kwamen de wetenschappers van Cornell University met een opvallende oplossing. Zij baseerden zich op theorieën die door de Taiwanese chiptitaan TSMC werden geponeerd. Onderzoekers van het bedrijf kwamen immers met een productietechniek op de proppen, waarbij microgolven gebruikt worden om siliconen te infuseren met hoge concentraties fosfor.
Maar die theorie werd tot nu toe nog niet omgezet in de praktijk. Microgolfbronnen die tijdens eerder onderzoek werden gebruikt, hadden de neiging om staande golven te produceren, een combinatie van twee golven die in tegengestelde richting bewegen en elk dezelfde amplitude en frequentie hebben. Daardoor worden hun energieën opgeteld of geannuleerd, waardoor siliconen niet gelijkmatig zouden worden opgewarmd.
Het team van Cornell University denkt met hun microgolfoven een oplossing te hebben gevonden. Zij zeggen in hun paper, die in augustus werd gepubliceerd, dat ze erin slaagden “de fundamentele uitdaging te overwinnen voor een hoge maar stabiele dotering boven de oplosbaarheid”, dankzij hun methode. Zij worden in hun onderzoek overigens gesteund door TSMC zelf, maar ook door het Taiwanese ministerie van Wetenschap en Technologie.
Ook IBM doet mee
Ook andere producenten van halfgeleiders zijn druk in de weer om steeds kleinere chips te ontwikkelen. In 2021 beweerde computergigant IBM zelfs de eerste halfgeleiders van 2nm in de geschiedenis te hebben ontwikkeld. Ook Intel en Samsung werken aan de technologie. Zij verwachten chips van 2nm in respectievelijk 2024 en 2025 op de markt te brengen.
Maar daar eindigt het verhaal niet. TSMC zelf zou intussen al werken aan chips van 1nm. Ook andere onderzoekscentra, zoals het Belgische Imec, werken continu aan steeds kleinere halfgeleiders. Het bedrijf wil in de jaren 2030 zelfs onder de 1nm geraken.
Daardoor zou de wet van Moore, een voorspelling die in 1965 werd gedaan door Gordon Moore, een van de oprichters van Intel, dat het aantal transistors in een geïntegreerde schakeling elke twee jaar verdubbelt, nog even kunnen standhouden. Volgens Imec zou die stelling nog altijd kloppen, hoewel veel computerwetenschappers geloven dat de trend aan het vertragen is.
(fjc)
