Un chip in ossido di silicio per abbattere la barriera dei 20 nanometri

Anche con gli importanti passi avanti condotti con una certa regolarità nel mondo delle nanotecnologie e delle scienze dei materiali, la legge di Moore ha pesato per anni sulle spalle degli ingegneri che hanno cercato di ridurre le tecnologie dei chip convenzionali fino a quando è stato loro permesso dalle limitazioni fisiche dei materiali.

Uno studente della Rice University ha tuttavia dimostrato che un isolante ben noto nel mondo dell'elettronica, l'ossido di silicio, può essere utilizzato per la realizzazione di un minuscolo interruttore digitale in un futuro non troppo lontano.

Già durante lo scorso anno un gruppo di ricercatori della Rice University ha avuto modo di dimostrare di poter rompere e riconnettere ripetutamente una piccola striscia di grafite delle dimensioni di 10 nanometri per creare un bit di memoria estremamente piccolo ed affidabile. Al tempo non si riuscì a comprendere per quale motivo la grafite fosse in grado di operare con tale efficacia. Una chiave di lettura è stata però individuata dallo studente Jun Yao, che ha scoperto che le motivazioni hanno però poco a che fare con la grafite.

Impiegando l'ossido di silicio come strato intermedio in un sandwich semiconduttore, Yao ha mostrato che gli elettrodi sono in grado di estrarre l'ossigeno dall'ossido di silicio mantenendo i cristalli. Una catena di questi cristalli può essere rotta e riconnessa ripetutamente variando la carica elettrica che vi passa attraverso creando un piccolo interruttore che può essere aperto o chiuso. Lo switch in ossido di silicio così realizzato ha una larghezza di appena cinque nanometri.

Come spiegato poco sopra, lo switch di grafite aveva una dimensione di 10 nanometri: l'elettronica convenzionale non è in grado, ad ora, di realizzare interruttori con queste dimensioni. La memoria flash, almeno a livello teorico, può giungere sino a 20 nanometri e altri percorsi convenzionali consentiranno, in futuro, di arrivare fino ai 10 nanometri, con un ingente dispendio di risorse. L'ossido di silicio, invece, è già correntemente utilizzato nella produzione dei chip, e dovrebbe essere relativamente semplice poterlo integrare nelle tecnologie di produzione esistenti.

Gli switch in ossido di silicio sembrano inoltre essere particolarmente adatti per la realizzazioni di strutture di array tridimensionali, attualmente una delle strade che permette di incrementare la densità degli switch nei chip. Una compagnia di Austin, PrivaTran, sta conducendo un test di un chip in ossido di silicio composto da 1000 elementi di memoria, in collaborazione con Yao e gli altri ricercatori della Rice University. Se questo tipo di tecnologia non incontrerà seri ostacoli, potrebbe diventare una realtà commerciabile nel giro dei prossimi cinque anni.