Un lungo ma inesorabile addio al silicio. Il futuro del mercato dei chipUn giorno, neppure lontano, accadrà: i giganti dei chip dovranno trovare un’alternativa, perché rendere i chip basati sul silicio sempre più complessi e veloci ha un limite

Fonte: Nbtimes.it

Non si può continuare all’infinito a farli sempre più piccoli, pensando di poterne alzare impunemente la frequenza di lavoro. Proprio a questo stanno pensando dei ricercatori dell’Università della California-Berkeley: hanno sviluppato dei nuovi transistor, velocissimi, a basso assorbimento, in scala nanoscopica ma con la sostanziale differenza di non essere basati sul silicio ma su un altro materiale, sempre semiconduttore.

Questi nuovi materiali hanno proprietà elettriche migliori del silicio ed è per questo che riescono a lavorare più velocemente. Purtroppo, ad oggi, il loro aspetto negativo è la fragilità e il costo elevato, “fattori che hanno poca importanza dove il costo non rappresenta un problema”, spiega Ali Javey, professore associato di Ingegneria Meccanica e Informatica presso l’Ateneo. Sono infatti usati, ad oggi, negli ambienti militari.

I ricercatori però hanno trovato un modo di aggirare l’ostacolo: anche se la fragilità non può essere arginata facendo “crescere” i nuovi transistor direttamente su un supporto di silicio, essi possono essere sviluppati su una normale lastra di silicio e poi trasferiti sul nuovo materiale, un’operazione che secondo Jesùs del Alamo, anch’egli professore di Ingengneria Elettrica e Informatica presso il MIT, “è una strada percorribile proprio per il fatto che i nuovi transistor sono difficili da far crescere“.

I ricercatori di Berkeley hanno dimostrato la loro tecnica servendosi di Arseniuro di Indio.  Hanno fatto “crescere” il materiale su un wafer di Antimoniuro di Gallio, protetto da uno strato superficiale di Antimoniuro di Gallio e Alluminio.

Su tale wafer la crescita di un film cristallino di Arseniuro di Indio di alta qualità è possibile e il livello superiore contenente alluminio, battezzato “strato sacrificale”, viene chimicamente rimosso lasciando allo scoperto le strisce di Arseniuro di Indio. Esse, con l’ausilio di uno speciale tampone in gomma, vengono asportate e piazzate su un wafer di silicio, che offre il supporto strutturale. Con uno strato di biossido di silicio si crea lo strato dielettrico dei transistor, che vengono completati adagiando dei terminali metallici atti a essere percorsi da elettricità.

Ogni transistor è lungo 500 nanometri e, secondo Javey, ha prestazioni equivalenti a quelle degli stessi transistor di nuova generazione senza ereditarne costo e fragilità. Molto più veloci dei loro equivalenti al silicio, questi nuovi transistor richiedono meno di un Volt per essere alimentati. Non solo: la loro transconduttanza (ossia il rapporto tra la variazione della corrente di uscita e la variazione della tensione in ingresso) risulta otto volte migliore di quella offerta dagli analoghi esemplari al silicio delle stesse dimensioni. “Dato il metodo con cui sono stati prodotti, la performance è notevole”, sostiene Dmitri Antoniadas, docente di Ingegneria Elettrica del MIT.

Il processo di produzione, spiegano i luminari, in fin dei conti è analogo a quello impiegato per costruire altri tipi di chip, pur se leggermente più complesso e più critico. Ci sarà, poi, da analizzare il comportamento nell’impiego: quando si lavora con dimensioni così piccole, possono esibirsi comportamenti quantici imprevisti, bizzarri e in certi casi ingestibili.

Tuttavia la strada è aperta: anche Intel ha trascorso gli ultimi tre anni di ricerca nel tentare di sviluppare transistor sempre più piccoli. L’interesse delle industrie è fervente, perché una positiva riuscita di questi studi, di cui si è occupata la rivista Nature, avrebbe risvolti non indifferenti sullo sviluppo futuro dell’intero mercato dei chip.