شرکت اینتل قصد دارد از نانولوله‌های کربنی به عنوان جایگزینی برای سیم‌های مسی در درون نیمه رساناها استفاده کند. این طرح می‌تواند در آینده به حذف بسیاری از مشکلات سازنده‌های تراشه‌ها بینجامد.
طرح اینتل برای استفاده از نانولوله‌ها در نسل جدید تراشه‌ها
شرکت اینتل قصد دارد از نانولوله‌های کربنی به عنوان جایگزینی برای سیم‌های مسی در درون نیمه رساناها استفاده کند. این طرح می‌تواند در آینده به حذف بسیاری از مشکلات سازنده‌های تراشه‌ها بینجامد.
این غول دنیای تراشه در حال تهیه پیش نمونه‌ای از اتصالات داخلی- سیم‌های فلزی میکروسوپی درون تراشه‌ها که ترانزیستور‌ها را به هم وصل می‌کند- با استفاده از نانولوله‌های کربنی و اندازه گیری میزان کارآیی آن است. اساساً این آزمایشات روشی برای تعیین میزان اعتبار تئوری‌هایی است که هم اکنون در زمینه خواص نانولوله‌های کربنی وجود دارند. اینتل در این پروژه با انیستیتو فناوری کالیفرنیا، دانشگاه کلمبیا، دانشگاه ایلینویز درآربانا-چامپاین و دانشگاه ایالتی پرتلند همکاری می‌کند.
اتصالات تراشه به دردسر بزرگی برای سازنده‌های تراشه تبدیل شده است. کوچکتر کردن اتصالات به زیاد شدن مقاوت الکتریکی وکاهش کارآیی تراشه منجر می‌گردد. سازنده‌های تراشه در اواخر سال ۱۹۹۰ برای حل این مشکل از اتصالات مسی به جای اتصالات آلومینیومی استفاده کردند. متاسفانه انتظار میرود که در سال‌های آینده مقاومت الکتریکی در اتصالات کوچکتر مسی به یک مشکل بزرگ برای شرکت اینتل وسایر شرکت‌های سازنده تراشه تبدیل شود.
دیوید لامرز، رییس مؤسسه VLSI Research که یک مؤسسه تحقیقاتی نیمه‌رسانا است در این باره می‌گوید:” اگر از فلزات استفاده شود، با کم شدن قطر اتصالات، مقاومت الکتریکی بالا میرود. الکترون‌ها به اتم‌های فلز برخورد می‌کنند واین باعث کند شدن آنها می‌شود”.
لامرز در مورد این اتصالات آزمایشی در نشریه مؤسسه VLSI) Chip Insider) توضیح داده است.
نانولوله کربنی که از شهرت بالایی در دنیای فناوری‌نانو برخوردار شده است، هدایت بسیار بهتری نسبت به فلزات دارد و خاصیت هدایت بالستیک را از خود نشان می‌دهد. این خاصیت به این معنی است که الکترون‌ها تحت تأثیر موانع پراکنده وکند نمی‌شوند.
نانولوله‌ها ضخامتی در حدود چند میلیاردم متر دارند و بسیار کوچکتر از اتصالات فلزی قابل ساخت هستند. این مسئله به صورت بالقوه مشکل کوچکتر شدن اندازه اتصالات را حل می‌کند. آی بی ام و سایر شرکت ها، ترانزیستور‌هایی با استفاده از نانولوله‌های کربنی ساخته‌اند.
در این آزمایش، اینتل مجموعه‌ای از نانولوله‌ها را به وسیله میدان الکتریکی همراستا کرد و سپس فرکانس آنها را به وسیله ابزار‌های استاندارد دقیق اندازه‌گیری کرد.
جزییات طرح
این موضوع تا اندازه ای شعار گونه است. گرچه نانولوله‌های کربنی خواص غیر معمول ومفیدی دارند اما تولید انبوه آنها مشکل است. گروهی از نانولوله‌ها نیمه‌رسانا هستند و انتقال الکترون‌ها در درون آنها قابل کنترل است در حالی که دسته‌ای دیگر رسانای خالص هستند و این بستگی به نحوه آرایش اتم‌ها دارد.
از آنجایی که هر تراشه در اتصالاتش نیازمند هزاران نانولوله است، محققان مشغول پیدا کردن راهی هستندکه نمونه‌هایی یکنواخت تولید کنند و در غیر این صورت بتوانند نمونه‌های خوب را از بد به سر عت جدا کنند.
لامرز می‌گوید: «در اتصالات امروزی، شما یک شیار ایجاد می‌کنید و آن را با فلز پر می‌کنید.”
بنابراین اتصالات ساخته شده از نانولوله‌های کربنی در خوشبینانه‌ترین شرایط تا چند سال آینده در تراشه‌های تجاری استفاده نخواهند شد.
صرفنظر از اینکه نانولوله‌های کربنی در تراشه‌ها استفاده شوند یا خیر، ساختار‌های پایه‌ای و مواد مصرفی در نیمه رساناها در دو دهه آینده به طور جدی تغییر خواهند کرد. محققان در حال بررسی چگونگی این تغییرات هستند و بنابراین به نظر می‌رسد تراشه‌های مبتنی بر فناوری نانو در اواسط دهه آینده عرضه شوند. احتمالاً در سال ۲۰۲۰ تراشه‌های سیلیکونی قابل کوچکتر شدن نخواهند بود و باید مواد بسیار متفاوتی جایگزین آنها شوند.
