IBM melder om enda et gjennombrudd innen teknologi for å framstille elektroniske brikker. Denne gangen er det snakk om en prosess som vil revolusjonere produksjonen av Power-prosessorer allerede fra 2009. De andre nyvinningene som IBM har meldt om innen halvlederteknologi hittil i år, vil ikke kunne implementeres kommersielt før om fem til ti år.
Les også:
- [11.12.2007] Strømforbruket kan halveres enda en gang
- [06.12.2007] Gjennombrudd for delvis optiske prosessorer
- [31.10.2007] Gjør halvleder-avfall til solcellepaneler
- [12.04.2007] 3D-brikker er nytt gjennombrudd for IBM
- [26.03.2007] IBM viser optisk brikke for superraske nett
- [14.02.2007] Ny minnetype gir kraftigere prosessorer
- [13.02.2007] Kjølig IBM-brikke trass superhastighet
Problemet som IBM melder å ha løst, dreier seg om bedre isolasjon av kobberledningene i halvledermaterialet. De lager ørsmå tomrom på hver side av ledningene. Tomrommene er 20 nanometer brede. Den engelske betegnelsen, «airgap» er noe misvisende, siden hullene er tomme for luft.
Tomrom er den beste måten å motvirke ledningskapasitans på, fenomenet som gjør at strøm lekker fra ledningene og svekker signalene samtidig som det genereres varme. Med tomrom-isolerte ledninger regner IBM med å kunne hente gevinst på to måter: Enten kan man øke signalhastighetene med 35 prosent, eller man kan redusere strømforbruket med 15 prosent, sammenliknet med det mest avanserte isolasjonsmetodene i bruk i dag.
IBM mener dette er tilstrekkelig, sammen med andre framskritt, til å doble takten i Moores lov og hoppe over en generasjon i den normale utviklingen.
Metoden som brukes for å lage et halvledermateriale med mange tusen milliarder hull på 20 nanometer i diameter, betegnes som selvmonterende, «self assembly». Den er i prinsippet identisk med den naturen bruker til å lage skjell på skalldyr, legge emalje på tenner eller framstille snøfnugg. Det banebrytende med metoden er dels at IBM har funnet en måte å sikre at alle de tusener milliarder hull blir noenlunde identiske, dels at den kan tillempes uten større omlegginger av dagens produksjon.
Faktisk dreier det seg om en forenkling i forhold til dagens måte å lage isolasjonen til ledningene på. Nå lages brikker med kopperledninger i isolerende materiale. Kretsmønstre skapes ved å sende lys gjennom en maske og så bruke en kjemisk prosess for å fjerne overflødig materiale.
Med IBMs nye metode slipper man maske og lysetsing. Silisiumskiven overøses med en bestemt blanding – IBMs hemmelighet – før den varmes opp: Oppvarmingen utløser en prosess der komponentene i blandingen trekker sammen på en spesiell måte for å lage uniforme og lufttomme hull på 20 nanometer i diameter, jevnt fordelt over hele skiven på 300 millimeter.
Den selvmonterende prosessen ble oppfunnet i fellesskap mellom IBMs forskningssentre Almaden i San Jose i California, og T.J. Watson i Yorktown i New York, og videre forfinet ved College of Nanoscale Science and Engineering til University of Albany. Dan Edelstein, kjent som en av IBMs sentrale forskere innen halvledere, ledet innsatsen.
Foruten å bruke metoden til å framstille servervarianten av neste generasjon Power-prosesser fra 2009, vil IBM også lisensiere den til partnere. Bare én partner er nevnt hittil: Intels erkerival AMD.
Dette kan gi AMD en avgjørende fordel i forhold til Intel: I et intervju med Wall Street Journal sier Edelstein at han ikke kjenner til at andre organisasjoner har kommet forbi stadiet med teoretiske studier om hvordan tomrom kan brukes som isolatorer i halvledere.
Bildet viser hvordan tomrommene på 20 nanometer i diameter fordeler seg på hver side av kobberledningene i halvledermaterialet.
