Fig. 1 De:Estruturas de imidazolato zeolítico depositadas por vapor como dielétricos ultra-low-k de preenchimento de lacunas Duas rotas propostas para a integração de dielétricos MOF ultra-low-k em interconexões on-chip por meio do processo MOF-CVD. As rotas A e B diferem em como a camada precursora de MOF é formada em torno dos fios de interconexão. Na Rota A, óxido de metal a ser convertido em MOF é depositado após a passivação das linhas de metal, enquanto a Rota B depende da conversão seletiva de óxido de metal formado através da oxidação controlada do padrão de metal
Pesquisadores da KU Leuven e do imec desenvolveram com sucesso uma nova técnica para isolar microchips. A técnica usa estruturas metal-orgânicas, um novo tipo de materiais consistindo de nanoporos estruturados. A longo prazo, este método pode ser usado para o desenvolvimento de chips ainda menores e mais potentes que consomem menos energia. A equipe recebeu uma bolsa de Prova de Conceito do ERC para promover suas pesquisas.
Os chips de computador estão ficando cada vez menores. Isso não é novo:Gordon Moore, um dos fundadores da fabricante de chips Intel, já previu isso em 1965. A lei de Moore afirma que o número de transistores em um chip, ou circuito integrado, dobra a cada dois anos. Este prognóstico foi posteriormente ajustado para 18 meses, mas a teoria ainda permanece. Os chips estão ficando menores e seu poder de processamento está aumentando. Hoje em dia, um chip pode ter mais de um bilhão de transistores.
Mas essa redução contínua de tamanho também traz consigo uma série de obstáculos. Os interruptores e fios são embalados juntos com tanta força que geram mais resistência. Esse, por sua vez, faz com que o chip consuma mais energia para enviar sinais. Para ter um chip funcionando bem, você precisa de uma substância isolante que separe os fios uns dos outros, e garante que os sinais elétricos não sejam interrompidos. Contudo, isso não é uma coisa fácil de conseguir no nível da nanoescala.
Cristais nanoporosos
Um estudo liderado pelo professor Rob Ameloot da KU Leuven (Departamento de Sistemas Microbianos e Moleculares) mostra que uma nova técnica pode fornecer a solução. "Estamos usando estruturas metal-orgânicas (MOFs) como substância isolante. São materiais que consistem em íons metálicos e moléculas orgânicas. Juntos, eles formam um cristal que é poroso, mas resistente. "
Pela primeira vez, uma equipe de pesquisa da KU Leuven e do imec conseguiu aplicar o isolamento MOF ao material eletrônico. Um método industrial chamado deposição de vapor químico foi usado para isso, diz o pesquisador de pós-doutorado Mikhail Krishtab (Departamento de Sistemas Microbianos e Moleculares). "Primeiro, colocamos um filme de óxido na superfície. Então, nós o deixamos reagir com o vapor do material orgânico. Essa reação faz com que o material se expanda, formando os cristais nanoporosos. "
"A principal vantagem deste método é que é ascendente, "diz Krishtab." Primeiro depositamos um filme de óxido, que então se expande para um material MOF muito poroso. Você pode compará-lo a um suflê que incha no forno e fica bem leve. O material MOF forma uma estrutura porosa que preenche todas as lacunas entre os condutores. É assim que sabemos que o isolamento é completo e homogêneo. Com outro, métodos de cima para baixo, sempre existe o risco de pequenas lacunas no isolamento. "
Potente e energeticamente eficiente
O grupo de pesquisa do professor Ameloot recebeu uma bolsa de prova de conceito ERC para desenvolver a técnica, em colaboração com Silvia Armini da equipe do imec trabalhando em materiais dielétricos avançados para nanochips. "No imec, temos a experiência para desenvolver soluções baseadas em wafer, escalando tecnologias do laboratório à fabricação e abrindo o caminho para a realização de uma solução manufaturável para a indústria de microeletrônica. "
"Mostramos que o material MOF tem as propriedades certas, "Ameloot continua." Agora, só temos que refinar o acabamento. A superfície dos cristais ainda é irregular no momento. Temos que suavizar isso para integrar o material em um chip. "
Uma vez que a técnica foi aperfeiçoada, pode ser usado para criar poderosos, pequenos chips que consomem menos energia.
Ameloot:"Várias aplicações de IA exigem muito poder de processamento. Pense em carros autônomos e cidades inteligentes. As empresas de tecnologia estão constantemente em busca de novas soluções que sejam rápidas e eficientes em termos de energia. Nossa pesquisa pode ser uma contribuição valiosa para uma nova geração de chips. "
