未來電腦晶片將能自我組裝

【大紀元5月11日訊】（大紀元記者易德正編譯報導）麻省理工學院(MIT)研究人員最近在晶片製造領域發表了研究成果：分子能夠將自己嵌入微電路中；這項技術將使未來的電腦晶片具有自我組裝的能力。
　　
晶片產業面臨的瓶頸
　　
IC產業經過多年來的激烈競爭，進步的空間已非常狹小，使得Intel與其他業者紛紛投入微晶片的領域之中，很快的，過去50年來所使用的製程將跟不上時代的進步。
　　
近年來，晶片在製程中必須通過一層一層的光罩，這個技術稱為光蝕刻技術；利用矽、金屬或是其他的材料將電路置於晶片之中，接著塗上光阻劑，一種感光材料。最後再讓光線將透過一種類似「面具」般的模板，將電路圖形投射到光阻劑上，受光部份硬化而暴露出來，其他的部份就以化學藥劑沖洗掉。
　　
目前所面臨的問題是，電路圖形比可見光的波長還要小。為此，有許多業者開發出比波長還小的模板的技術，但是當晶片規格進入40奈米以下的時候，這些技術將不適用。(比例說明：一根人類的頭髮大約有10萬奈米寬。)
　　
有一個方法能夠繼續縮小晶片，就是以電子束在晶片的表面上刻劃。
　　
確實，電子束所刻劃出的溝槽比可見光所蝕刻的還要小；然而，光透過模板，只需要一次就能蝕刻完成；電子束還得來回在晶片表面上刻劃。電子束蝕刻法需要的時間長、效率低，而且成本更高，相較於傳統光蝕刻法並沒有太大優勢。
　　
電子束的使用方式
　　
麻省理工學院(MIT)的研究人員，在自我組裝系統的實用性上，已經找到了關鍵的一步。關鍵在於電子束的使用方式。
　　
有別於一般的電子束蝕刻法，此研究利用電子束將化學材料轉換成石英玻璃柱狀體，讓分子聚合物依照電路圖形自行嵌入柱狀體中。
　　
研究者在實驗中使用了兩種不同的聚合物：第一個是聚苯乙烯(polystyrene)，聚苯乙烯經常被用來製造塑膠杯與泡棉；第二個是PDMS，是一種矽橡膠。
　　
「這兩種聚合物的鏈狀結構並不容易組合，必須強迫它們結合，就像油跟水的關係，它們想要分離，但它們辦不到，因為兩者已經產生鍵結。」羅斯說。
　　
兩種聚合物在試圖分開的斥力作用下，它們會將自己安排進入預定的位置之中。因為兩種聚合物鏈狀結構的差異，再搭配不同的聚合物比例、以及晶片上柱狀體的不同形狀和位置，便可創造出各種圖形以供電路設計之用。
　　
新技術的可行性
　　
羅斯表示，儘管已獲得了重大的技術進展，仍有許多研究尚待完成，原則上，必須利用這個技術突破5或6個奈米尺度，才能證明自我組裝系統能真正進行商業化製造；在近期內，會先將此新技術試用在傳統的光罩製造上，同時進行原型晶片的開發。
　　
她同時指出，硬碟大廠希捷(Seagate)和日立(Hitachi)都對此方法有興趣。「所以這方法真的很有可能在未來幾年內應用於業界。」
　　
羅斯、麻省理工學院電子工程師卡爾‧伯格仁(Karl Berggren)和他們的同事在2010年3月14日將此研究刊登於自然奈米科技期刊(Nature Nanotechnology)。 ◇ (http://www.dajiyuan.com)