Isolatietechniek maakt chips krachtiger en kleiner

Wetenschappers van de KU Leuven en imec hebben met succes een nieuwe techniek ontwikkeld om microchips te isoleren, waardoor kleinere en krachtigere chips ontwikkeld kunnen worden.

Trefwoorden: #computerchip, #energieverbruik, #imec, #isolatie, #KU Leuven

Lees verder

research

( Foto: imec )

ENGINEERINGNET.BE - Computerchips worden steeds kleiner en hun rekenkracht neemt toe. Anno 2019 kan een chip meer dan een miljard transistoren tellen.

Die voortdurende verkleining brengt ook een aantal obstakels met zich mee. De schakelaars en draden zijn zo dicht opeengepakt dat er meer weerstand ontstaat en de chip meer energie verbruikt om signalen te versturen.

Om de chip goed te laten functioneren is een isolerende stof nodig die de draden van elkaar scheidt en ervoor zorgt dat de elektrische signalen niet verstoord raken. Op nanometerschaal is dat echter een moeilijke opgave.

Een studie onder leiding van KU Leuven-professor Rob Ameloot (Departement Microbiële en Moleculaire Systemen) toont aan dat een nieuwe techniek de oplossing kan bieden.

“Als isolerende stof gebruiken we metaal-organische roosters (Metal-Organic Frameworks of MOF). Dat zijn materialen die bestaan uit metaalionen en organische moleculen. Het vormt een kristal dat poreus is maar tegelijkertijd stevig.”

Een onderzoeksteam van KU Leuven en imec is er voor het eerst in geslaagd om de MOF-isolatie toe te passen op elektronisch materiaal. Ze gebruiken daarvoor een industriële methode, genaamd dampfasedepositie, zegt postdoctoraal onderzoeker Mikhail Krishtab (Departement Microbiële en Moleculaire Systemen).

“We plaatsen eerst een oxidelaag op het oppervlak, waarna we die laten reageren met damp van het organisch materiaal. Door die reactie zet het materiaal zich uit en worden de nanoporeuze kristallen gevormd.”

“Het grote voordeel van deze methode is dat ze bottom-up werkt”, aldus Krishtab. “We brengen eerst de oxidefilm aan en die zwelt vervolgens op tot een zeer poreus MOF-materiaal. Vergelijk het met een soufflé die uitzet in de oven en erg luchtig wordt.

Het MOF-materiaal vormt een poreuze structuur en vult alle ruimtes tussen de geleiders. Zo weten we dat de isolatie compleet en homogeen is. Bij andere methodes die top-down werken, kunnen er altijd nog kleine lacunes in de isolatie zijn.”

De onderzoeksgroep van Rob Ameloot ontvangt een ERC Proof of Concept grant om de techniek verder op punt te stellen, in samenwerking met het team van Silvia Armini bij imec.

Eens de techniek op punt staat, kan die bijdragen tot krachtige, kleine chips met minder energieverbruik.