Το τέλος του πυριτίου: Μία βόλτα στα εργαστήρια της IBM

Στο ερευνητικό κέντρο Watson Research Center της IBM, στα περίχωρα της Νέας Υόρκης, μερικοί από τους καλύτερους φυσικούς, χημικούς και νανομηχανικούς, προσπαθούν να κατασκευάσουν τα πρώτα τσίπ υψηλής πυκνότητας που θα βασίζονται σε νανοσωλήνες άνθρακα. Η διαδικασία είναι λίγο πολύ η ίδια με αυτήν που ακολούθησε ο Jack Kilby στα εργαστήρια της Texas Instruments και ανακάλυψε την μονολιθική VLSI μέθοδο για την κατασκευή τσιπ, το έτος 1958. Αντίστοιχα η IBM προσπαθεί απεγνωσμένα να καταφέρει κάτι παρόμοιο για να φτιάξει τσιπ από νανοσωλήνες άνθρακα. Στο ερευνητικό κέντρο Watson Research Center της IBM, στα περίχωρα της Νέας Υόρκης, μερικοί από τους καλύτερους φυσικούς, χημικούς και νανομηχανικούς, προσπαθούν να κατασκευάσουν τα πρώτα τσίπ υψηλής πυκνότητας που θα βασίζονται σε νανοσωλήνες άνθρακα. Η διαδικασία είναι λίγο πολύ η ίδια με αυτήν που ακολούθησε ο Jack Kilby στα εργαστήρια της Texas Instruments και ανακάλυψε την μονολιθική VLSI μέθοδο για την κατασκευή τσιπ, το έτος 1958. Αντίστοιχα η IBM προσπαθεί απεγνωσμένα να καταφέρει κάτι παρόμοιο για να φτιάξει τσιπ από νανοσωλήνες άνθρακα.

Μέσα στην επόμενη δεκαετία, αν και κανείς δεν είναι εντελώς σίγουρος, το πυρίτιο θα φτάσει στα όρια του, απλά δεν μπορούμε να φτιάξουμε μικρότερα τρανζίστορ. Βέβαια όταν συμβεί αυτό δεν θα μείνουμε άπραγοι, μιας και υπάρχουν αρκετά υλικά για να το αντικαταστήσουν όπως πυρίτιο-γερμάνιο, αρσενικούχο γάλλιο (GaAs), καθώς και οι διάφορες μορφές του άνθρακα όπως το γραφένιο, οι νανοσωλήνες και τα νανοκαλώδια. Θεωρητικά τα κυκλώματα που θα είναι φτιαγμένα από νανοσωλήνες είναι πολύ επιθυμητά μιας και καταναλώνουν πολύ λίγη ενέργεια, είναι πολύ πιο γρήγορα από το πυρίτιο και μπορούν να γίνουν πολύ μικρά, μόλις μερικά νανόμετρα. Στην πραγματικότητα όμως, όπως και με το γραφένιο, η χρήση τους είναι αρκετά δύσκολη. Έχοντας η βιομηχανία δεκαετίες εμπειρίας και επενδύσεων στο πυρίτιο, ξεχνάει πόσο δύσκολο είναι να αναπτύξεις κάτι από το μηδέν.

Παρόλα αυτά, η εξέλιξη προχωράει και η IBM έχει καταφέρει να δημιουργήσει ένα τσιπ με 10.000 τρανζίστορ από νανοσωλήνες άνθρακα πάνω σε ένα κλασσικό wafer (πρώτη εικόνα). Αυτό μάλιστα είναι πολύ σημαντικό για δύο λόγους. Πρώτον γιατί χρησιμοποίησαν παρόμοιες διαδικασίες που υπάρχουν για την κατασκευή των τσιπ πυριτίου, κάτι που είναι καλό για την βιομηχανία, που έχει επενδύσεις μερικών τρισεκατομμυρίων σε τεχνολογίες και μηχανήματα για το πυρίτιο και δεύτερον γιατί σύμφωνα με την IBM η πυκνότητα των νανοσωλήνων είναι δύο τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από οτι έχουν καταφέρει ως τώρα άλλες ερευνητικές ομάδες.

Βέβαια υπάρχει ακόμα πολύς δρόμος μπροστά μιας και στο πειραματικό wafer τα τρανζίστορ έχουν μία απόσταση 150nm μεταξύ τους που θα πρέπει να μειωθεί σημαντικά για να μπορέσουν να φτάσουν την επιθυμητή πυκνότητα. Παράλληλα ένα ακόμα μεγάλο πρόβλημα είναι οτι το κάθε τσίπ των 10.000 τρανζίστορ έχει μόνο μία πύλη κάτι που κάνει τα τρανζίστορ να ανοίγουν και να κλείνουν ταυτόχρονα. Για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα πρέπει να τοποθετηθούν ηλεκτρόδια σε κάθε νανοσωλήνα, παρόμοιο πρόβλημα υπάρχει και στα τρανζίστορ από γραφένιο. Αυτό είναι το σημαντικότερο βήμα που πρέπει να κάνει η IBM και πιθανόν και η Intel και όλοι οι άλλοι κατασκευαστές που ερευνάν παρόμοιες λύσεις.