¿Cómo pasamos de los Palm Pilots de los 90 a los teléfonos inteligentes ultrapotentes de hoy? En gran parte, debido a la escala, donde los circuitos integrados se fabrican con tamaños de características más pequeños que encajan cada vez más elementos de circuito en la misma área de silicio en cada generación de tecnología. Esto establece nuestras expectativas de que en 20 años más, nuestros dispositivos móviles de hoy se parecerán al Palm Pilot de ayer. Sin embargo, a medida que los procesos actuales de fabricación de semiconductores se acercan a los límites fundamentales, y la aparición de la IA está impulsando la demanda de arquitecturas informáticas no tradicionales, Se requieren nuevos métodos para fabricar a nanoescala.

Mi equipo en IBM Research - Almaden en Silicon Valley ha inventado varios materiales nuevos y procesos de ciencia de materiales que ayudan a abordar estos problemas. Nuestro trabajo, publicado recientemente en Materiales e interfaces aplicados , muestra un método para depositar selectivamente un material en tamaños de características tan pequeños como 15 nm (eso es 75, 000 veces más pequeño que el diámetro de un mechón de cabello) simplemente haciendo crecer una película en un área seleccionada. Con métodos tradicionales de fabricación, esto requeriría recubrir un sustrato con resist, modelar la resistencia a través de un paso de exposición, revelando la imagen, depositando una película inorgánica y luego pelando la capa protectora para darle un material inorgánico estampado. Encontramos una forma de depositar esta película inorgánica de manera mucho más simple, usando un proceso auto-alineado, donde sumergimos un sustrato preparado previamente en una solución que contiene un material especial y luego agregamos ese sustrato revestido a una cámara de deposición y listo. Literalmente, podemos hacer crecer un componente de un dispositivo de una manera controlable a nanoescala.

Este simple proceso de auto-alineación es una herramienta necesaria para continuar escalando, ya que promete simplificar procesos complejos. ahorrando dinero y reduciendo errores en los dispositivos finales. Además, nuestra capacidad para calcular problemas complejos está avanzando rápidamente, impulsado por tecnologías emergentes como la inteligencia artificial y la computación neuromórfica, cada uno de los cuales tiene requisitos de hardware muy diferentes en comparación con los procesos de semiconductores tradicionales. Nuestro proceso de autoalineación proporciona una herramienta adicional para fabricar hardware no tradicional que puede requerir estructuras tridimensionales, como matrices de puntos cruzados.

La idea de una deposición selectiva no es nueva. Lo nuevo es la síntesis y demostración de un nuevo material que nos permitió hacer esto a una escala relevante para la industria de los semiconductores. Nos hemos basado principalmente en un profundo conocimiento en la síntesis de nuevos materiales y la capacidad de adaptar una estructura química para aplicaciones exigentes; 1 en mi tiempo en Almaden, lo hemos demostrado en el desarrollo de polimerizaciones únicas, 2 materiales3, 4 y métodos de caracterización5, 6. Una vez que desarrollemos métodos para escalar este proceso, podemos comenzar a integrarlo a medida que construimos hardware de próxima generación, ya sea para nuevo hardware de IA o para hacer dispositivos en el nodo de tecnología de 7 nm o más allá. La idea de ser parte de un avance tecnológico que podría estar en todos los teléfonos inteligentes o hardware de inteligencia artificial en el futuro es un esfuerzo increíblemente emocionante.