Realizzato un CMOS ad 1GHz con nanotubi di carbonio

Nell'evoluzione dei circuiti integrati di tipo CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) l'impiego del rame potrebbe presto diventare un collo di bottiglia nell'ottenimento di velocità sempre maggiori e integrazioni spinte.

Attualmente vi è grande attenzione attorno alla possibilità di impiegare i nanotubi di carbonio quale sostituti delle interconnessioni in rame, in virtù di una maggiore mobilità elettronica dei nanotubi rispetto ai collegamenti tradizionali.

Un importante passo avanti è stato compiuto da un gruppo di ricerca formato dalla Stanford University e da Toshiba, con l'aiuto della taiwanese TSMC per quanto riguarda la fabbricazione. Il gruppo è infatti stato in grado di produrre un chip CMOS da 11 mila transistor e 256 oscillatori ad anello, operante alla frequenza di 1GHz impiegando nanotubi di carbonio quali elemeti di interconnessione.

Philip Wong, professore di ingegneria elettrica a Stanford, ha dichiarato: "Molti laboratori di ricerca stanno lavorando per utilizzare i nanotubi di carbonio per l'interconnessione di chip, grazie alla maggiore mobilità elettronica del carbonio rispetto al rame e alla possibilità di realizzare i nanotubi in dimensioni minori dei comuni collegamenti in rame. Il nostro chip è però il primo ad aver raggiunto la frequenza operativa di 1GHz".

Il chip è stato progettato come un array di oscillatori ad anello con una connessione mancante. L'aggiunta dei nanotubi di carbonio per completare il circuito ha permesso di dimostrare l'effettiva possibilità di impiegare i nanotubi come sostituti delle connessioni in rame. I nanotubi utilizzati sono caratterizzati da una lunghezza di circa cinque micron e da un diametro di 50-100 nanometri: le future evoluzioni dovrebbero permettere di utilizzare nanotubi con diametro prossimo ad 1 nanometro.

Molto particolare il metodo di fabbricazione impiegato: innanzitutto la circuiteria è stata progettata in modo tale che, grazie ad un multiplexer, ogni oscillatore potesse essere caricato indipendentemente dagli altri. In seguito centinaia di nanotubi sono stati sospesi in una soluzione e lasciati fluttuare liberamente al di sopra degli oscillatori. L'applicazione a questi ultimi di una corrente alternata ha causato l'attrazione dei nanotubi verso il gap (la connessione mancante), permettendone così un preciso allineamento. Una volta che un nanotubo risulta correttamente posizionanto all'interno del gap, viene disattivata la corrente alternata per il signolo oscillatore: al termine dell'intero processo la soluzione viene rimossa ed il chip risulta ultimato.

Il lavoro è stato condotto dal dottorando in ingegneria elettrica Gael Close e dagli ingegneri Shinichi Yasuda e Shinobu Fujita di Toshiba, assieme a Bipul Paul di Toshiba America Research.

Fonte: EETimes