Lapisan setipis atom baru memberikan ruang untuk chip semikonduktor yang lebih cepat dan efisien
Para peneliti di National University of Singapore dan Applied Materials telah mengembangkan metode untuk menumbuhkan lapisan film yang sangat tipis pada chip. Menariknya, film tungsten disulfida hanya setebal 0,7 nanometer, melindungi kabel tembaga kecil di dalam microchip. Bahan yang sangat tipis Kita sedang membangun dunia digital dengan model AI yang menderu-deru dan superkomputer yang cepat, namun kabel fisik yang membawa data tersebut terhambat. Chip komputer menyusut menuju batas fisik absolutnya, meninggalkan kabel tembaga mikroskopis di dalamnya hampir tidak ada ruang untuk bernapas. Masalahnya sebenarnya bukan pada tembaga itu sendiri. Itu adalah isolasi besar yang melilitnya. Setiap kawat tembaga berskala nano di dalam prosesor modern memerlukan dua lapisan pelindung. Lapisan penghalang mencegah atom tembaga bocor keluar dan menyebabkan hubungan arus pendek pada chip. Sementara itu, lapisan liner berfungsi sebagai lem struktural, memastikan tembaga menempel dengan mulus pada fondasi chip. Saat ini, industri teknologi menggunakan bahan berbasis tantalum untuk pelapis ini. Namun hal ini sulit untuk dikurangi. Namun ketika komponen chip menyusut, lapisan besar ini menghabiskan separuh penampang kabel, sehingga meningkatkan hambatan listrik dan menghambat kinerja chip. Untuk mengatasi hal ini, para peneliti telah berhasil mengembangkan film ultra tipis tungsten disulfida yang berfungsi sebagai pelapis dan penghalang. Dan ketebalan totalnya hanya 0,7 nanometer. Mengurangi hambatan listrik Logika teknik konvensional menyatakan bahwa Anda memerlukan dua bahan yang sepenuhnya terpisah untuk menangani pekerjaan ganda yaitu adhesi dan isolasi. Bagaimana satu lapisan atom menggantikan tumpukan multi-bahan yang besar? Hal ini terjadi melalui labirin struktural yang disengaja. Dengan menggunakan pemodelan komputasi tingkat lanjut, Departemen Kimia NUS menemukan bahwa film tungsten disulfida (WS2) tumbuh dalam pola polikristalin yang kacau. Itu terbuat dari butiran kecil mikroskopis. Saat berlapis, butiran ini benar-benar tidak serasi. “Perhitungan menunjukkan kepada kita bahwa sifat polikristalin dari film-film ini, yang awalnya mungkin tampak seperti keterbatasan dibandingkan dengan kristal tunggal yang sempurna, sebenarnya adalah sebuah aset. Orientasi butir acak antar lapisan menciptakan sebuah labirin yang sulit dilalui oleh atom tembaga,” kata Profesor Richard Wong dari Departemen Kimia NUS, yang juga merupakan salah satu direktur Corporate Lab. “Ini memberi kami prinsip desain di mana kami merekayasa struktur butiran untuk mengoptimalkan kinerja penghalang alih-alih mengejar kristalinitas sempurna,” tambah Wong. Keselarasan acak ini menciptakan penghalang yang berkelok-kelok dan terhuyung-huyung, bukannya jalan yang lurus. Akibatnya, batas-batas yang tumpang tindih menjebak atom-atom tembaga dalam labirin struktural, sehingga menghalangi kebocorannya. Saat diuji dalam tuntutan pemrosesan tugas berat, pelindung atom WS2 memberikan hasil yang pasti. Teknologi ini memangkas hambatan listrik hingga satu juta kali lipat, membuat ruang kawat berukuran 20 nanometer terbuka lebar untuk arus tembaga dengan mengecilkan jejak lapisan menjadi hanya 7 persen. Ditambah lagi, metode ini memperpanjang umur kabel yang diperkirakan lebih dari 10 kali lipat di bawah tekanan listrik yang ekstrim. Proses bebas plasma Dirancang untuk kelangsungan komersial segera, proses pertumbuhan bebas plasma dari tim beroperasi pada suhu rendah 350°C (662°F) untuk mencegah kerusakan pada komponen chip yang mendasarinya. Metode ini adalah metode pertama yang secara bersamaan memenuhi keempat standar manufaktur industri yang ketat: eksekusi suhu rendah, cakupan seragam di seluruh wafer, kontrol ketebalan tingkat atom, dan lapisan konformal lebih dari 95 persen di dalam parit yang dalam dan sempit. Dengan permintaan chip global yang melonjak menuju US$1 triliun setiap tahunnya, perisai setipis atom ini hadir tepat pada waktunya. Tim mencatat bahwa material baru ini lebih tipis daripada target penghalang apa pun yang ditetapkan dalam peta jalan teknologi semikonduktor internasional hingga tahun 2037.
Diterbitkan : 2026-06-18 09:11:00
sumber : interestingengineering.com
