A szilíciumkorszak alkonya?

A Lucent Technologies kutatói szerint a szilícium-chipek napjai meg vannak számlálva: 2012-re a mikroelektronika miniatürizálása terén elérjük azt a végső határt, ahonnan már csak merőben új utak vezetnek tovább.

A NASA Cassini-űrszondájában alkalmazott új generációs chip.Az ötvenes években megindult információs forradalomban mindez idáig érvényesült Moore törvénye (ezt Gordon Moore, az Intel egyik alapítója ismerte fel még 1965-ben), amely szerint a számítógépek teljesítménye tizennyolc hónaponként megduplázódik. A teljesítmény megsokszorozódásának fő forrása a szilícium-chipbe bezsúfolható elektronikus elemek számának növekedése. Ma egyetlen fél négyzetcentiméteres szilícium-chip milliónyi pici áramköri elemet tartalmaz, például tranzisztorokat, amelyek mindegyike 1 mikronnál (a hajszál századrészénél) is kisebb. Ezek az alkatrészek ma főként elektromosan vezető szilíciumból és szigetelő szilícium-dioxidból készülnek.
Bár a méretek további csökkentése időről-időre technológiai akadályokba ütközik, ezeket újabb eljárásokkal mindeddig sikerült elhárítani. Ha azonban Moore törvényét a jövő évszázadra is kiterjesztjük, egy leküzdhetetlennek látszó akadályba ütközünk, mivel 2012-re az alkatrészeknek már a molekulákéval összemérhető méretűvé kellene zsugorodniuk. Például a mai szilícium alapú MOSFET térvezérlésű tranzisztorok szilícium-dioxidból készülő kapueleme ebben a léptékben már alig négy-öt atomnyi vastag lenne. Kérdéses azonban, hogy egy ilyen vékony réteg továbbra is szigetelőként viselkedne, vagy esetleg "lyukassá" válna, és átengedné az áramot?
David Miller és munkatársai a Lucent Technologies cég kutatólaboratóriumában erre keresték a választ. A legújabb gyártási eljárással egy ötatomos szilícium-oxid filmet préseltek két szilíciumréteg közé, és azt vizsgálták, hogy az megőrzi-e kapu jellegét. (Laboratóriumban ma már előállíthatók ilyen méretű minták, jóllehet a tömeggyártás csúcstranzisztoraiban a megfelelő oxidrétegek nagyjából huszonöt atomnyiak.) A kísérletek során a kutatók azt találták, hogy ez az ultravékony film már nem tudta ellátni szigetelő szerepét: a szilícium mozgékony, áramot szállító (vezető) elektronjai lassacskán átszivárogtak a vékony fémoxid-rétegen. Becslésük szerint egy négyatomos vagy annál vékonyabb réteg már annyira "lyukas" lenne, hogy teljesen használhatatlanná válna.
Úgy tűnik, hogy Moore törvénye csak akkor maradhat érvényben, ha elfeledkezünk a hagyományos, szilícium alapú tranzisztorokról. Számos kutató úgy véli, hogy ebben a néhány atomos léptékben már nem működhet a klasszikus, "forrasztópákás" elektronika, hanem közvetlenül a kvantumfizikai hatásokra kell építeni: a szilícium korszak alkonya után új kor hajnala virradhat ránk.

(ÉT)

Ajánló:

A Bell Laboratórium technológiai újításai.