Nuove tecniche per la litografia dei chip

Nuove tecniche per la litografia dei chip

Per poter realizzare chip e processori più piccoli e veloci è necessario sviluppare le tecniche di litografia. Allo studio l'uso dei plasmi

di pubblicata il , alle 11:22 nel canale Processori
 

Nel panorama tecnologico attuale le tecniche di litografia rivestono un ruolo di particolare importanza, in quanto sono basilari per la realizzazione dei moderni processori. Lo sviluppo e l'affinamento di queste tecniche permetterà di realizzare processori e chip via via migliori, più piccoli, meno dispendiosi dal punto di vista energetico e più veloci.

Intorno alle tecniche di litografia stanno lavorando i ricercatori della Purdue School of Nuclear Engineering assieme agli Argonne National Laboratories statunitensi, i quali indagano la possibilità di impiegare in maniera opportuna tecniche attualmente già utilizzate per la produzione di energia sfruttando le reazioni di fusione nucleare. Lo scopo è quello di realizzare un plasma dal quale sia possibile originare un raggio estremamente sottile adatto alle tecniche di nanolitografia.

Le tecniche di litografia attualmente utilizzate si basano sull'impiego della luce ultravioletta per creare le microscopiche incisoni nel substrato dei chip, in un processo chiamato fotolitografia che prevede la proiezione dell'immagine di una maschera su un materiale fotosensibile, ed incidere tramite un processo chimico il pattern risultante.

"Non è possibile realizzare dispositivi più piccoli usando la convenzionale litografia, quindi dobbiamo trovare strade che ci consentano di creare raggi con una lunghezza d'onda ancor più piccola" ha dichiarato Ahmed Hassanein, a capo del progetto. Le nuove tecniche di nanolitografia saranno necessaria per il progresso della tecnologia e per estendere ulteriormente la legge di Moore.

L'impiego di un plasma per le tecniche di nanolitografia consente di generare una radiazione UV estrema con una lunghezza d'onda di 13,5 nanometri, corrispondente a meno di un decimo di quanto ottenibile con le tecniche di fotolitografia correntemente impiegate. Il team di ricerca è ora impegnato a trovare un modo per migliorare l'efficienza di due tecniche per la produzione del plasma, una basata sull'impiego di luce laser e una che fa uso di corrente elettrica.

In entrambi i casi, però, solamente l'1%-2% dell'energia impiegata può essere convertita in plasma. Un'efficienza di conversione di tale ordine di grandezza implica la necessità di disporre di più di 100 kilowatt di potenza per poter dar luogo a questo tipo di litografia, il che crea tutta una serie di problemi di ingegnerizzazione. Il team sta cercando di ottimizzare l'efficienza di conversione e di risolvere i problemi di progettazione annessi.

Il progetto di ricerca prevede l'impiego di una particolare simulazione chiamata HEIGHTS - High Energy Interaction with General Heterogeneous Target System - sviluppata dal team guidato dal professor Hassanien. HEIGHTS opera sui supercomputer dell'Argonne National Laboratory ed una sessione di simulazione può impiegare anche qualche mese prima di poter giungere a conclusione.

Il plasma è, in estrema sintesi, un gas ionizzato in grado di condurre elettricità. Questa particolare caratteristica permette di poter impiegare opportuni campi magnetici per modellare e controllare il plasma, formando così raggi, filamenti o altre strutture. Nei reattori sperimentali di fusione vengono utilizzati proprio i campi magnetici per evitare che il plasma venga a contatto con le pareti metalliche del sito di contenimeto.

In questo caso HEIGHTS è in grado di simulare l'intero processo dell'evoluzione del plasma: il laser interagisce con un materiale bersaglio, il quale evapora, si ionizza e diventa un plasma. La simulazione inoltre mostra cosa accade quando le forze magnetiche modellano la nuvola di plasma in un punto di più piccolo diametro per generare i fotoni. Gli strumenti di simulazione combinano computazioni della fisica dei plasmi, trasporto di radiazioni, fisica atomica, interazioni plasma-materiale e magnetoidrodinamica e consentono di approntare in maniera ottimale le fasi di test per la verifica dei risultati.

Il progetto è già stato oggetto di attenzione sia da Intel, sia da Sematech, un consorzio di aziende nato con il preciso scopo di promuovere il progresso nelle tecnologie destinate alla realizzazione di chip, processori e computer.

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33 Commenti
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M4rk19121 Agosto 2009, 11:44 #1
l'unica cosa interessante del tutto è che a quanto ho capito, la legge di Moore si è sempre rivelata vera, perché si è fatto di tutto per rispettarla. In sostanza è lo stesso concetto dell'articolo riguardante IBM; per garantire la legge di Moore si dovranno trovare tecnologie innovative a basso costo.
Jackaos21 Agosto 2009, 11:54 #2
Certo, le leggi non esistono, sono un concetto umano, un'idea.
L'uomo vede una certa regolarità negli accadimenti del mondo, e allora chiama queste regolarità leggi, ma nulla vieta che domani ci si possa trovare a cadere all'insù...
Serpico7821 Agosto 2009, 11:59 #3
In entrambi i casi, però, solamente l'1%-2% dell'energia impiegata può essere convertita in plasma. Un'efficienza di conversione di tale ordine di grandezza implica la necessità di disporre di più di 100 kilowatt di potenza per poter dar luogo a questo tipo di litografia, il che crea tutta una serie di problemi di ingegnerizzazione. Il team sta cercando di ottimizzare l'efficienza di conversione e di risolvere i problemi di progettazione annessi.


Normale, se si vuole una radiazione ordinata e non caotica bisogna spendere tanta energia. Lo stesso problema si ha nei laser, l'energia necessaria per il "pompaggio" è molto maggiore di quella emessa (a meno di non utilizzare strutture a "quantic wells" "line" or "dot".
Inoltre, a meno che non riescano a utilizzare dei gas con una migliore efficienza quantica, e dubito che possano senza modificare lo spettro di emissione, non credo riusciranno a migliorare di molto il rendimento.
Darkon21 Agosto 2009, 12:14 #4
Si ok ma t'immagini 100 kwatt praticamente un'assorbimento msotruoso...

E come raffreddano la fabbrica ad azoto liquido!?!

Ma poi il processore quanto ti costa!? 20.000€!?

Un processo produttivo così poco efficiente non ha senso se non viene ottimizzato di molto o non si ha a disposizione una quantità di energia praticamente a costo zero.
Lollo621 Agosto 2009, 12:16 #5
Non ho capito se si tratta di scrittura diretta o se si possono usare cmq delle maschere. Nel primo caso mi chiedo se sia adatto per la produzione di grandi volumi (a questo punto si potrebbe usare pure electron-beam), nel secondo caso mi chiedo invece quanto costerebbe una maschera resistente agli UV.
Riel7821 Agosto 2009, 12:18 #6

Il fondo del barile

Mamma mia.... si sta proprio raschiando il fondo del barile. Ormai si cerca di andare a limare ogni singolo indice presente nella equazione ottica che regola la fotolitografia. E' ora di inventarsi qualcosaltro....
135 Angstrom di dimensione critica vuol dire che abbiamo 75 atomi cacati per generare le geometrie. Tra poco dovranno mettere i semafori per indirizzare i singoli elettroni
II ARROWS21 Agosto 2009, 12:52 #7
Sì ma io non vedo questa necessità di far "rispettare" la legge di Moore... non è illegale, non finisce dentro nessuno se si rallenta o accelera un attimo...
Originariamente inviato da: Jackaos
Certo, le leggi non esistono, sono un concetto umano, un'idea.
L'uomo vede una certa regolarità negli accadimenti del mondo, e allora chiama queste regolarità leggi, ma nulla vieta che domani ci si possa trovare a cadere all'insù...
OK, la legge di Moore non è proprio una legge...
Ma la legge della gravità è una formula matematica che è stata formulata scientificamente e ti assicuro che è impossibile cadere "all'insù"...
facendis21 Agosto 2009, 12:57 #8
Si..bello, tutto O.K. Ma se provassero anche ad ottimizzare i programmi( od i programmatori).
Inutile che l'hardware sia sempre più veloce se poi il mio q6600 non ha, ancora oggi, dei programmi che lo facciano girare al massimo!
Samoht21 Agosto 2009, 13:16 #9
Originariamente inviato da: II ARROWS
OK, la legge di Moore non è proprio una legge... Ma la legge della gravità è una formula matematica che è stata formulata scientificamente e ti assicuro che è impossibile cadere "all'insù"...
Non essere troppo sicuro dei "concetti" che noi stessi ci siamo imposti... Si è tradotto a numeri e lettere quello che accade sulla terra... ma tutto è relativo. In questa dimensione, le cose vanno "più o meno" così. Per quanto siano precise le leggi, non ce n'è ancora una in grado di spiegare perchè a volte un fotone si comporta come una particella, altre invece come un'onda: secondo la fisica classica, la realtà che ci circonda ha due stati di base - una cosa o "è" o "non è" (direi un ragionamento "booleano", come un bit di un elaboratore). Secondo la meccanica quantistica, una cosa può "essere", "non essere" o "entrambe le cose allo stesso momento", il che ci catapulta in un universo che ci è difficile afferrare, concettualmente... non per lo meno finchè si resta in questa posizione
SwatMaster21 Agosto 2009, 14:13 #10
Originariamente inviato da: Jackaos
Certo, le leggi non esistono, sono un concetto umano, un'idea.
L'uomo vede una certa regolarità negli accadimenti del mondo, e allora chiama queste regolarità leggi, ma nulla vieta che domani ci si possa trovare a cadere all'insù...


Ah, il dubbio di Hume...

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