Fig. 1 De:Estructuras de imidazolato zeolítico depositado en vapor como dieléctricos de k ultrabajo de relleno de huecos Dos rutas propuestas para la integración de dieléctricos de MOF ultrabajo de k en interconexiones en chip mediante el proceso MOF-CVD. Las rutas A y B difieren en cómo se forma la capa precursora de MOF alrededor de los cables de interconexión. En la Ruta A, El óxido de metal que se convertirá en MOF se deposita después de la pasivación de las líneas de metal, mientras que la ruta B se basa en la conversión selectiva del óxido metálico formado a través de la oxidación controlada del patrón metálico
Los investigadores de KU Leuven e imec han desarrollado con éxito una nueva técnica para aislar microchips. La técnica utiliza armazones organometálicos, un nuevo tipo de materiales compuestos por nanoporos estructurados. A largo plazo, este método se puede utilizar para el desarrollo de chips aún más pequeños y potentes que consuman menos energía. El equipo ha recibido una subvención ERC Proof of Concept para avanzar en su investigación.
Los chips de computadora son cada vez más pequeños. Eso no es nuevo:Gordon Moore, uno de los fundadores del fabricante de chips Intel, ya lo predijo en 1965. La ley de Moore establece que el número de transistores en un chip, o circuito integrado, se duplica aproximadamente cada dos años. Este pronóstico se ajustó posteriormente a 18 meses, pero la teoría sigue en pie. Los chips son cada vez más pequeños y su capacidad de procesamiento aumenta. Hoy en día, un chip puede tener más de mil millones de transistores.
Pero esta continua reducción de tamaño también trae consigo una serie de obstáculos. Los interruptores y los cables están empaquetados con tanta fuerza que generan más resistencia. Esta, Sucesivamente, hace que el chip consuma más energía para enviar señales. Para tener un chip que funcione bien, necesita una sustancia aislante que separe los cables entre sí, y asegura que las señales eléctricas no se interrumpan. Sin embargo, eso no es algo fácil de lograr a nivel de nanoescala.
Cristales nanoporosos
Un estudio dirigido por el profesor de KU Leuven Rob Ameloot (Departamento de Sistemas Microbianos y Moleculares) muestra que una nueva técnica podría proporcionar la solución. "Estamos utilizando estructuras organometálicas (MOF) como sustancia aislante. Se trata de materiales que constan de iones metálicos y moléculas orgánicas. Juntos, forman un cristal que es poroso pero resistente ".
Por primera vez, un equipo de investigación de KU Leuven e imec logró aplicar el aislamiento MOF al material electrónico. Para esto se utilizó un método industrial llamado deposición química de vapor, dice el investigador postdoctoral Mikhail Krishtab (Departamento de Sistemas Microbianos y Moleculares). "Primero, colocamos una película de óxido en la superficie. Luego, lo dejamos reaccionar con el vapor de la materia orgánica. Esta reacción hace que el material se expanda, formando los cristales nanoporosos ".
"La principal ventaja de este método es que es de abajo hacia arriba, ", dice Krishtab." Primero depositamos una película de óxido, que luego se hincha hasta convertirse en un material MOF muy poroso. Puedes compararlo con un soufflé que se hincha en el horno y se vuelve muy ligero. El material MOF forma una estructura porosa que llena todos los espacios entre los conductores. Así es como sabemos que el aislamiento es completo y homogéneo. Con otro, métodos de arriba hacia abajo, siempre existe el riesgo de pequeños huecos en el aislamiento ".
Potente y energéticamente eficiente
El grupo de investigación del profesor Ameloot ha recibido una subvención de prueba de concepto de ERC para desarrollar aún más la técnica, en colaboración con Silvia Armini del equipo de imec que trabaja en materiales dieléctricos avanzados para nanochips. "En imec, tenemos la experiencia para desarrollar soluciones basadas en obleas, escalar tecnologías del laboratorio a la fábrica y allanar el camino para realizar una solución fabricable para la industria de la microelectrónica ".
"Hemos demostrado que el material MOF tiene las propiedades adecuadas, "Ameloot continúa". Ahora, solo tenemos que afinar el acabado. La superficie de los cristales todavía es irregular por el momento. Tenemos que suavizar esto para integrar el material en un chip ".
Una vez perfeccionada la técnica, se puede utilizar para crear potentes, chips pequeños que consumen menos energía.
Ameloot:"Varias aplicaciones de inteligencia artificial requieren mucha potencia de procesamiento. Piense en automóviles autónomos y ciudades inteligentes. Las empresas de tecnología buscan constantemente nuevas soluciones que sean rápidas y energéticamente eficientes. Nuestra investigación puede ser una contribución valiosa para una nueva generación de patatas fritas ".
