IBM geeft processors snelheidsinjectie met... niets

Snellere en energiezuinigere chips door vacuüm isolatie

03 mei 2007 | Nico Vandenabeele Onderzoekers van IBM hebben een manier gevonden om de snelheid van chips tot 35 procent op te drijven. En daar is - letterlijk - niets voor nodig: de technologie is gebaseerd op het luchtledige.

De AirGap-technologie plaatst luchtledige ruimtes tussen de koperen bedrading van de halfgeleider. Door deze vorm van vacuüm isolatie worden de chips sneller en zuiniger met energie. Eerste indicaties wijzen op een snelheidswinst tot 35 procent en tot 15 procent minder stroomverbruik.

Het almaar kleiner worden van chips stelt de chipfabrikanten voor een aantal technische uitdagingen. De koperen draden worden steeds dunner en komen dichter tegen elkaar te liggen, waardoor de chips meer last hebben van een fenomeen dat wiring capacitance wordt genoemd. De aan elkaar grenzende koperdraden onttrekken energie aan elkaar, wat ongewenste hitte veroorzaakt en de datasnelheid vermindert.

Vacuüm of het luchtledige is een van de betere isolators tegen wiring capacitance. Onderzoekers van IBM zijn er nu in geslaagd om deze luchtledige ruimtes in een chip te plaatsen. IBM noemt de technologie nogal misleidend 'AirGap' - want er komt dus helemaal geen lucht aan te pas.

IBM zal de techniek van vacuüm isolatie toepassen in de nieuwe generatie 32 nanometer-processors. Die zullen vanaf 2009 van de band rollen. De processors zullen eerst hun weg vinden naar de servers van IBM, later zal IBM de nieuwe chips ook voor andere bedrijven bouwen en kunnen partners als AMD, Toshiba en Sony de technologie overnemen.

De manier die IBM heeft bedacht om de vacuüm ruimtes in de chips te bakken is een bijzonder staaltje van zelfbouwende nanotechnologie. Het technologiebedrijf heeft zich hierbij laten inspireren door gelijkaardige processen in de natuur, bijvoorbeeld het ontstaan van zeeschelpjes, sneeuwvlokken of tandglazuur. In de natuur is het resultaat telkens uniek. IBM is er evenwel in geslaagd om dit zelfbouwend proces volgens een vast en voorspelbaar stramien te laten verlopen, met telkens een identiek resultaat.

Vertrekpunt is een chip met koperen bedrading. Isolerend materaal wordt tussen de koperen bedrading geplaatst. Daarop wordt een speciale mix van diblok copolymeren aangebracht. Een diblok copolymeer is een molecule opgebouwd uit twee elkaar afwisselende blokken van monomeren of enkelvoudige chemische verbindingen. In normale omstandigheden stoten die elkaar af, maar door dit proces van chemische afstoting te manipuleren kunnen ze ingewikkelde patronen creëren.

Dit zelfbouwend proces resulteert in een gelijkmatig verdeelde matrix van biljoenen puntjes. Elk punt heeft een doorsnede van 20 nanometer - tot vijfmaal kleiner dan wat mogelijk is met de huidige lithografische technieken.

In een volgende stap worden deze puntjes ingebeten en ontstaan er holtes. De ene polymeer wordt een holte, de andere polymeer blijft over als vulling tussen de holtes. Ten slotte wordt ook het isolatiemateraal verder verwijderd. De lege ruimte die hierbij ontstaat wordt afgedekt om een vacuüm te creëren: de 'airgap'. Lees meer artikels over : ibm, nanotechnologie, airgap, chip, processor

bron: ZDNet