ದಶಕಗಳಿಂದ, ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಉದ್ಯಮವು ಸರಳ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿದೆ: ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿಸಿ ಮತ್ತು ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನದನ್ನು ಚಿಪ್ನಲ್ಲಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಿ. ಈ ತಂತ್ರವು ಮೂರ್ನ ಕಾನೂನಿನಿಂದ ಊಹಿಸಲಾದ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಚಂಡ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಉತ್ತೇಜನ ನೀಡಿತು. ಆದರೆ ಘಟಕಗಳು ಪರಮಾಣು ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಇಂಜಿನಿಯರ್ಗಳು ಸಿಲಿಕಾನ್ನ ಭೌತಿಕ ಮಿತಿಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ನ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಎದುರಿಸುತ್ತಾರೆ.
ಮುಂದಿನ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಗತಿಯು ಮತ್ತಷ್ಟು ಕುಗ್ಗುತ್ತಿರುವ ಸಾಧನಗಳಿಂದಲ್ಲ, ಆದರೆ ನಿರ್ಮಾಣದಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅನೇಕ ಸಂಶೋಧಕರು ನಂಬಿದ್ದಾರೆ.
ಯೂನಿವರ್ಸಿಟಿ ಆಫ್ ಇಲಿನಾಯ್ಸ್ ಗ್ರೇಂಜರ್ ಕಾಲೇಜ್ ಆಫ್ ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ ಸೈನ್ಸ್ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ಕ್ವಿಂಗ್ ಕಾವೊ ನೇತೃತ್ವದ ತಂಡವು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ನ ಬಹು ಪದರಗಳನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಒಂದರ ಮೇಲೊಂದು ಜೋಡಿಸುವ ಹೊಸ ವಿಧಾನವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದೆ. ಈ ವಿಧಾನವು ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ನಾಟಕೀಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು, ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಆದರೆ ಅರ್ಧ ಶತಮಾನಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಅರೆವಾಹಕ ಉದ್ಯಮವನ್ನು ಮುನ್ನಡೆಸುವ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು.
“ಸಿಪಿಯುಗಳು ಮತ್ತು ಜಿಪಿಯುಗಳಲ್ಲಿ ಸಾರ್ವತ್ರಿಕವಾಗಿರುವ ಸ್ಟ್ಯಾಟಿಕ್ ರ್ಯಾಂಡಮ್ ಆಕ್ಸೆಸ್ ಮೆಮೊರಿಯಂತಹ ಸರಳವಾದದ್ದನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಿ. ಇಂದು ಒಂದೇ ಒಂದು ಬಿಟ್ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಒಂದೇ ಸಮತಲದಲ್ಲಿ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳೆಂಬ ಆರು ಮೈಕ್ರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಲಂಬವಾದ ಏಕೀಕರಣದೊಂದಿಗೆ, ನೀವು ಅವುಗಳನ್ನು ಬಹು ಪದರಗಳಲ್ಲಿ ವಿತರಿಸಬಹುದು. ಇದು ವಿಸ್ತಾರವಾದ ಉದ್ಯಾನವನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವಂತಿದೆ. ಅವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ” ಎಂದು ಕಾವೊ ವಿವರಿಸಿದರು.
ಆಧುನಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ಗೆ ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುವಾದ ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಮೊನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವಾಗ ಅವರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು 98-100 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು ಸಾಧನ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ವರದಿ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ. ಈ ತಂತ್ರವನ್ನು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ವಾಣಿಜ್ಯ ಚಿಪ್ಮೇಕರ್ಗಳು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ.
“ವರ್ಟಿಕಲ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಶನ್ ಈಗಾಗಲೇ ವಾಣಿಜ್ಯ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ವಿಶೇಷ AI ಹಾರ್ಡ್ವೇರ್ಗೆ ದಾರಿ ಮಾಡಿಕೊಡಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದೆ, ಆದರೆ ಇದು ಏಕಶಿಲೆಯ ಏಕೀಕರಣವಾಗಿದ್ದು 3D ಚಿಪ್ಗಳ ಸಂಪೂರ್ಣ ಭರವಸೆಯನ್ನು ಅನ್ಲಾಕ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ” ಎಂದು ಕಾವೊ ಹೇಳಿದರು. “ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ, ನಾವು ಪ್ರಮಾಣಿತ ಮೊನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಏಕಶಿಲೆಯ 3D ಏಕೀಕರಣದ ಉಷ್ಣ ಬಜೆಟ್ ಅನ್ನು ಪೂರೈಸಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು ಅಭೂತಪೂರ್ವ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ನೀಡಿದ್ದೇವೆ.”
ಸಂಶೋಧನೆಗಳನ್ನು ಪ್ರಕಟಿಸಲಾಗಿದೆ ಪ್ರಕೃತಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ನಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನಾ ಲೇಖನಗಳನ್ನು ಅಪರೂಪವಾಗಿ ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸುವ ಜರ್ನಲ್.
ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಉದ್ಯಮವು ಏಕೆ ಹುಡುಕುತ್ತಿದೆ
ಸುಮಾರು 60 ವರ್ಷಗಳ ಕಾಲ, ಮೂರ್ ಕಾನೂನು ಚಿಪ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ನೀಡಿದೆ. ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳಲ್ಲಿನ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಪ್ರತಿ ಎರಡು ವರ್ಷಗಳಿಗೊಮ್ಮೆ ದ್ವಿಗುಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ವೇಗವಾದ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪ್ರೊಸೆಸರ್ಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತತ್ವವು ಊಹಿಸುತ್ತದೆ.
ಈ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಹೆಚ್ಚು ಕಷ್ಟಕರವಾಗುತ್ತಿದೆ.
“ಒಂದು ರೀತಿಯಲ್ಲಿ, ನಾವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರವು ವಿಧಿಸಿದ ಮಿತಿಯನ್ನು ತಲುಪುತ್ತಿದ್ದೇವೆ” ಎಂದು ಕಾವೊ ಹೇಳಿದರು. “ನೀವು ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳ ನಿಜವಾದ ಗಾತ್ರವನ್ನು ನೋಡಿದರೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕಿತ ಗೇಟ್ನ ಪಿಚ್ನ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಅವು ಚಿಕ್ಕದಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಏಕೆಂದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ನ ಆಂತರಿಕ ವಸ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ನ ಮೂಲಭೂತ ನಿಯಮಗಳಿಂದ ನಾವು ಸೀಮಿತರಾಗಿದ್ದೇವೆ. ನಾವು ನಮ್ಮ ಮೇಲ್ಮೈ ಚಿಂತನೆಯ ಏಕಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಲು ಬಯಸಿದರೆ, ನಮ್ಮ ಮೈಕ್ರೊಪ್ರೊಸೆಸರ್ಗಳ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಮೀರಿ ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತೇವೆ.”
ಲಂಬ ಪೇರಿಸುವವರು ಆಕರ್ಷಕ ಪರ್ಯಾಯವನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ. ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಕುಗ್ಗಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುವ ಬದಲು, ಎಂಜಿನಿಯರ್ಗಳು ಅನೇಕ ಪದರಗಳ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳನ್ನು ಒಂದರ ಮೇಲೊಂದು ಇರಿಸಬಹುದು. ಇದು ಘಟಕಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಜಾಗವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವುದಲ್ಲದೆ, ವೈರಿಂಗ್ ದೂರವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಪರಾವಲಂಬಿ ಧಾರಣವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಚಿಪ್ನ ವಿವಿಧ ಭಾಗಗಳ ನಡುವೆ ಸಂವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್ ಅನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಕೃತಕ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಡೇಟಾ-ಇಂಟೆನ್ಸಿವ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ಗಳಿಗೆ ಈ ಅನುಕೂಲಗಳು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಮುಖ್ಯವಾಗಿವೆ.
ಏಕಶಿಲೆಯ 3D ಚಿಪ್ಗಳ ಭರವಸೆ
ಪ್ರಸ್ತುತ ವಾಣಿಜ್ಯ 3D ಚಿಪ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಈಗಾಗಲೇ ಪೇರಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅರೆವಾಹಕ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಜೋಡಿಸುವ ಮೊದಲು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ವೇಫರ್ಗಳಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೈ-ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್ ಮೆಮೊರಿ ಮತ್ತು AMD ಯ 3D V-Cache ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಸೇರಿವೆ.
ಯಶಸ್ವಿಯಾದರೂ, ಈ ವಿಧಾನಗಳು ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಜೋಡಣೆಯು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಒರಟಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಥ್ರೂ-ಸಿಲಿಕಾನ್ ವಯಾಸ್ (TSVs) ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಲಂಬ ಸಂಪರ್ಕಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿರಳವಾಗಿರುತ್ತವೆ.
ಏಕಶಿಲೆಯ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಏಕೀಕರಣವು ವಿಭಿನ್ನ ವಿಧಾನವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಪೂರ್ಣಗೊಂಡ ವೇಫರ್ಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಸೇರಿಸುವ ಬದಲು, ಪ್ರತಿ ಹೊಸ ಸಾಧನದ ಪದರವನ್ನು ಹಿಂದಿನದಕ್ಕಿಂತ ನೇರವಾಗಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಹೆಚ್ಚು ದಟ್ಟವಾದ ಲಂಬ ಸಂಪರ್ಕಗಳು, ಚಿಕ್ಕದಾದ ಇಂಟರ್ಲೇಯರ್ ದೂರಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯುವ ಜೋಡಣೆಯ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ.
ಸಂಶೋಧಕರು ವರ್ಷಗಳ ಕಾಲ ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿದ್ದಾರೆ ಏಕೆಂದರೆ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಪೇರಿಸುವ ವಿಧಾನಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಇದು ಇಂಟರ್ಲೇಯರ್ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು 10 ರಿಂದ 100 ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು.
ಶಾಖದ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುವುದು
ಏಕಶಿಲೆಯ ಏಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಅತಿ ದೊಡ್ಡ ಅಡಚಣೆಯೆಂದರೆ ತಾಪಮಾನ.
ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಮತ್ತು ಉನ್ನತ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 1,000 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿರುವ ತಾಪಮಾನದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಒಮ್ಮೆ ಲೋಹದ ಅಂತರ್ಸಂಪರ್ಕಗಳು ಪೂರ್ಣಗೊಂಡ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಪದರದಲ್ಲಿ ಈಗಾಗಲೇ ಇದ್ದರೆ, ಅಂತಹ ತಾಪಮಾನಗಳು ಅವುಗಳನ್ನು ನಾಶಮಾಡುತ್ತವೆ.
“ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ರಿಯ ಮೊದಲ ಪದರವು ಪೂರ್ಣಗೊಂಡ ನಂತರ, ಯಾವುದೇ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಪದರಗಳಿಗೆ ಉಷ್ಣ ಬಜೆಟ್ ಮಿತಿಯು 400 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ಎಂದು ಉದ್ಯಮವು ಒಪ್ಪಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ” ಎಂದು ಕಾವೊ ಹೇಳಿದರು. “ಶಿಕ್ಷಣ ಮತ್ತು ಉದ್ಯಮ ಎರಡರಲ್ಲೂ ಸಂಶೋಧಕರು ಮೇಲಿನ ಪದರಗಳಿಗೆ ಮೊನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವಸ್ತುಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಇದನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಆದರೆ ಎಲ್ಲಾ ಫಲಿತಾಂಶದ ಸಾಧನಗಳು ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಂದ ಬಳಲುತ್ತವೆ.”
ಹಿಂದಿನ ಪ್ರಯತ್ನಗಳು ಪಾಲಿಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್, ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು, ಕಾರ್ಬನ್ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗಳು ಮತ್ತು ಎರಡು ಆಯಾಮದ ಅರೆವಾಹಕಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಪರ್ಯಾಯಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಿವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ವಸ್ತುಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಅಥವಾ ದೋಷಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತವೆ ಅದು ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ.
ಅಲ್ಟ್ರಾಥಿನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ನ್ಯಾನೊಮೆಂಬರೇನ್ಗಳು ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ
ಇಲಿನಾಯ್ಸ್ ತಂಡವು ಏಕಸ್ಫಟಿಕದ ಸಿಲಿಕಾನ್ನ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಮಿತಿಗಿಂತ ಕೆಳಗಿರುತ್ತದೆ.
ದಾನಿ ವೇಫರ್ನಿಂದ ಸ್ವಯಂ-ಹೊಂದಿರುವ ಅಲ್ಟ್ರಾಥಿನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ನ್ಯಾನೊಮೆಂಬರೇನ್ಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ವಿಧಾನವು ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಪೊರೆಗಳನ್ನು ನಂತರ ರೋಲರ್ ಲ್ಯಾಮಿನೇಟರ್ ಬಳಸಿ ಸಂಪೂರ್ಣ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸ್ವೀಕರಿಸುವ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬೆಸುಗೆ ಹಾಕುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ 200 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ತಾಪಮಾನ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.
ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪದರಗಳು ತಮ್ಮ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಂಡಿರುವುದರಿಂದ, ಏಕಶಿಲೆಯ ಏಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಉಷ್ಣ ಬಜೆಟ್ನಲ್ಲಿ ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿ ಉಳಿಯುವ ಮೂಲಕ ಫಲಿತಾಂಶದ ಸಾಧನಗಳು ಬಲವಾದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.
“ನಮ್ಮ ವಿಧಾನವು ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸಲು ಸುಲಭವಲ್ಲ, ಆದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೇಫರ್ಗಳನ್ನು ಪೇರಿಸುವ ಹಿಂದಿನ ವಿಧಾನಗಳಿಗಿಂತ ಹಲವಾರು ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ” ಎಂದು ಕಾವೊ ಹೇಳಿದರು. “ಸಾಮಾನ್ಯ ಪ್ಲೇಟ್ನ 500 ರಿಂದ 700 ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್ಗಳಷ್ಟು ದಪ್ಪಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ನಾವು ವರ್ಗಾಯಿಸಿದ ಪೊರೆಗಳು ಕೇವಲ 10 ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ಗಳು ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ದಪ್ಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅವು ತೆಳುವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಈ ಪೊರೆಗಳು ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳಲು ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಈ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯು ಎರಡು ಪ್ಲೇಟ್ಗಳನ್ನು ಬಲವಂತಪಡಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುವಾಗ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುವ ಶೂನ್ಯಗಳಂತಹ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ದೋಷಗಳನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.”
ಮೂರು ಜೋಡಿಸಲಾದ ಪದರಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ
ಸಂಶೋಧಕರು ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಆರ್ಕಿಟೆಕ್ಚರ್ ಅನ್ನು ಮರುವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ್ದಾರೆ.
ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ತಯಾರಿಕೆಯು ಡೋಪಿಂಗ್ ಎಂಬ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಸಿಲಿಕಾನ್ಗೆ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 600 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.
ಆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು, ತಂಡವು ಜಂಕ್ಷನ್ಲೆಸ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿತು. ಈ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ, ಪೇರಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುವ ಮೊದಲು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಏಕರೂಪವಾಗಿ ಮತ್ತು ಭಾರೀ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಡೋಪ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯಂತ ತೆಳುವಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳು ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ನ ಸಮರ್ಥ ಗೇಟ್ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಇನ್ನೂ ಅನುಮತಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಟ್ಟಗಳು ಪರಾವಲಂಬಿ ಸಂಪರ್ಕ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಈ ತಂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಸಂಶೋಧಕರು 625 ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಮೂರು ಜೋಡಿಸಲಾದ ಪದರಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದರು. ಸಾಧನಗಳು ಬಲವಾದ ಏಕರೂಪತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಉತ್ಪಾದನಾ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದವು.
ಅವುಗಳ ಔಟ್ಪುಟ್ ಕರೆಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಬೃಹತ್ ಬಿಲ್ಲೆಗಳ ಮೇಲೆ ತಯಾರಿಸಲಾದ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಅವರು ಪರ್ಯಾಯ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಮಾಡಿದ ಏಕಶಿಲೆಯ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಕನಿಷ್ಠ ಮೂರರಿಂದ ನಾಲ್ಕು ಅಂಶಗಳಿಂದ ಮೀರಿಸಿದರು.
ತಂಡವು ಲಂಬವಾದ ಲೋಹದ ಅಂತರ್ಸಂಪರ್ಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪದರಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸಿತು ಮತ್ತು ಮೂರು-ಆಯಾಮದ ಲಾಜಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾದ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ-ಪ್ರವೇಶ ಮೆಮೊರಿ ಕೋಶಗಳನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿತು.
ವಾಣಿಜ್ಯ ಅರೆವಾಹಕ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಕಡೆಗೆ
ಕಾವೊ ಪ್ರಕಾರ, ಅತ್ಯಂತ ಮಹತ್ವದ ಫಲಿತಾಂಶವು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸ್ಕೇಲೆಬಿಲಿಟಿ ಆಗಿರಬಹುದು.
“ಆದರೆ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ, ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸ್ಕೇಲೆಬಲ್ ಎಂದು ನಾವು ತೋರಿಸಿದ್ದೇವೆ” ಎಂದು ಕಾವೊ ಹೇಳಿದರು. “ನಾವು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದ ಮೂರು ಪದರಗಳನ್ನು ಮೀರಿ ನೀವು ಲೇಯರ್ಗಳನ್ನು ಪೇರಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಬಹುದು. ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ವ್ಯತ್ಯಾಸದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸಲು ನಾವು ಈಗ ದೃಢವಾದ ಅಡಿಪಾಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅರೆವಾಹಕ ಫೌಂಡ್ರಿಯಲ್ಲಿ ಅದರ ಭರವಸೆಯನ್ನು ತಕ್ಷಣವೇ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತೇವೆ.”
ಈ ಕೆಲಸವನ್ನು ಇಲಿನಾಯ್ಸ್ ಗ್ರೇಂಜರ್ ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಸೆಂಟರ್ ಫಾರ್ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್ಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಚಿಪ್ಸ್ ವಿತ್ ಎಕ್ಸಲರೇಟೆಡ್ ಪರ್ಫಾರ್ಮೆನ್ಸ್ ಮೂಲಕ ಮಾಡಲಾಗಿತ್ತು, ಇದರ ಉದ್ಯಮ ಪಾಲುದಾರರು IBM, Intel ಮತ್ತು ತೈವಾನ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಮ್ಯಾನುಫ್ಯಾಕ್ಚರಿಂಗ್ ಕಂಪನಿಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ.
ಸಂಶೋಧಕರು ಈಗ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಫೌಂಡ್ರಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲು ತಯಾರಿ ನಡೆಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ, ಇದು ನಿಜವಾದ ಏಕಶಿಲೆಯ 3D ಸಿಲಿಕಾನ್ ಚಿಪ್ಗಳನ್ನು ವಾಣಿಜ್ಯ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ತರುವತ್ತ ಪ್ರಮುಖ ಹೆಜ್ಜೆಯಾಗಿದೆ.
ಬಾವೊ ಲ್ಯಾಮ್, ಯುಂಗ್ ಮನ್ ಯು, ಹ್ಯುಂಜುನ್ ನಾಮ್, ಹ್ಸು-ಚಿಹ್ ನಿ, ಶೋಮಿಕ್ ಚಟರ್ಜಿ, ಶಾಲೂ ರಾಖೇಜಾ ಮತ್ತು ಜಿಯಾನ್-ಮಿನ್ ಝೂವೋ ಸೇರಿದಂತೆ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಇತರ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡಿದ್ದಾರೆ.
ನ್ಯಾಷನಲ್ ಸೈನ್ಸ್ ಫೌಂಡೇಶನ್, ಉದ್ಯಮದ ಪಾಲುದಾರರಾದ ಇಲಿನಾಯ್ಸ್ ಗ್ರೇಂಗರ್ ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ನ ಸೆಂಟರ್ ಫಾರ್ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್ಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಚಿಪ್ಸ್ ವಿತ್ ವೇಗವರ್ಧಿತ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕ್ರಾಸ್ರೋಡ್ಸ್ ಮೈಕ್ರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಕಾಮನ್ಸ್ ಹಬ್ನಿಂದ ಹಣವನ್ನು ಒದಗಿಸಲಾಗಿದೆ.
