نوآوری دانشمندان MIT برای ایجاد تراشه‌های رایانه‌ای نوین

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، از آنجایی که زندگی ما مملو از ابزارهای الکترونیکی شده است و هوش مصنوعی و داده‌های بزرگ به رشد مراکز داده کمک می‌کنند، نیاز به تراشه‌های رایانه‌ای، بیش از پیش احساس می‌شود، تراشه‌هایی که قدرتمندتر، قوی‌تر و متراکم‌تر از همیشه باشند.

این تراشه‌ها به ‌طور سنتی با مواد سه‌بعدی جعبه‌ای ساخته می‌شوند که در طبیعت حجیم هستند و چیدمان آن‌ها در چندین لایه دشوار است.

با این حال، ترانزیستورها را می‌توان از مواد دوبعدی فوق نازک ساخت که این چالش انباشتگی را حل می‌کند. این مواد دوبعدی معمولاً در جای دیگری ساخته می‌شوند و سپس به تراشه‌های ویفری منتقل می‌شوند، اما این یک روش دارای نقص است که این ترانزیستورها را ناسازگار و دچار اختلال می‌کند.

یک گروه میان‌رشته‌ای از پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست(MIT) در مقاله‌ای که در مجله علمی معتبر Nature Nanotechnology منتشر شده است، توسعه فناوری جدیدی را تشریح کرده‌اند که می‌تواند لایه‌هایی از این مواد دو بعدی را مستقیماً بر روی تراشه‌های سیلیکونی کاملاً پیش‌ساخته رشد دهد.

فرآیند جدید آنها رشد لایه‌های صاف و یکنواخت را در تراشه‌های ویفری ۸ اینچی امکان‌پذیر می‌کند و در عین حال زمان مورد نیاز را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. این روش جدید می‌تواند در کاربردهای تجاری که ویفرهای بزرگتر از ۸ اینچ رایج هستند، محوری باشد.

جیادی ژو، دانشجوی فارغ التحصیل مهندسی برق و علوم کامپیوتر و یکی از نویسندگان این مقاله، این تکنیک را به زبان ساده توضیح داده است. وی گفت: استفاده از مواد دو بعدی یک راه قدرتمند برای افزایش چگالی مدار مجتمع است. کاری که ما انجام می‌دهیم مانند ساخت یک ساختمان چند طبقه است. اگر فقط یک طبقه داشته باشید، تعداد زیادی را در خود جای نمی‌دهد، اما با طبقات بیشتر، ساختمان می‌تواند افراد بیشتری را در خود جای دهد، چیزی که می‌تواند چیزهای شگفت‌انگیز جدیدی را ایجاد کند. به لطف ادغام ناهمگونی که روی آن کار می‌کنیم، ما سیلیکون را به عنوان طبقه اول داریم و سپس می‌توانیم طبقات زیادی از مواد دو بعدی را مستقیماً در بالای آن یکپارچه کنیم.

ژو و گروهش بر روی «مولیبدن دی سولفید» تمرکز کردند که یک ماده دو بعدی انعطاف پذیر و شفاف است که خواص الکترونیکی و فوتونیک قدرتمندی را از خود نشان می‌دهد و آن را برای ترانزیستورهای نیمه‌رسانا بهینه می‌کند.

لایه‌های نازک مولیبدن دی سولفید معمولاً از طریق فرآیند «رسوب شیمیایی بخار شیمیایی فلزی-آلی»(MOCVD) رشد می‌کنند. این واکنش شامل تجزیه ترکیبات مولیبدن و گوگرد در دمای بالاتر از ۱۰۲۲ درجه فارنهایت(۵۵۰ درجه سانتیگراد) است. اما مدارهای سیلیکونی با فراتر رفتن دما از ۷۵۲ درجه فارنهایت(۴۰۰ درجه سانتیگراد) تخریب می‌شوند.

پژوهشگران برای مقابله با این تخریب، کوره جدیدی را برای فرآیند تجزیه طراحی کردند و ساختند. این کوره از دو محفظه تشکیل شده است: قسمت جلویی که محفظه‌ای با دمای پایین است که ویفر سیلیکونی در آن قرار می‌گیرد و محفظه پشتی که محفظه‌ای با دمای بالا است. سپس ترکیبات مولیبدن و گوگرد تبخیر شده به داخل این کوره پمپاژ می‌شوند.

در حالی که مولیبدن در محفظه جلویی باقی می‌ماند و تجزیه می‌شود، جایی که دما کمتر از ۷۵۲ درجه فارنهایت است، ترکیب گوگرد به سمت محفظه پشتی گرمتر جریان می‌یابد و در آنجا تجزیه می‌شود.

در هنگام تجزیه، دوباره به سمت جلو جریان می‌یابد و از نظر شیمیایی واکنش نشان می‌دهد تا مولیبدن روی دی سولفید سطح ویفر رشد کند.

ژو و گروهش اکنون به دنبال تنظیم دقیق تکنیک خود و بررسی فرآیندهای مشابه برای رشد این لایه‌ها به سطوح روزمره مانند منسوجات و کاغذ هستند.

انتهای پیام