مهندسی تراشه تبدیل کننده فناوری

رقابت برای توسعه نیمه هادی ها در حال تشدید است. در مواجهه با کمبود نیروی کار، تاخیرهای زنجیره تامین و کمبود مواد، سازندگان تراشه برای توسعه محصولات نیمه هادی جدید و بهبود یافته عجله دارند.

از سال 2019 تا 2022، هزینه های ساخت 7 درصد و قیمت واردات 5.7 درصد افزایش یافته است. فن‌آوری‌های مخرب ممکن است راهی را به شرکت‌ها بدهد تا از تقاضای افزایش یافته و فشار لجستیکی که بر درآمد آنها تأثیر می‌گذارد، عبور کنند.

4 فناوری در مهندسی نیمه هادی ها اختلال ایجاد می کند

1. کامپوزیت نرم خود ترمیم شونده و شکل دهنده

محققان دانشگاه کارنگی ملون "Thubber" را ساخته اند، یک ماده مرکب نرم جدید که الاستومرهای مایع را با قطرات میکروسکوپی آلیاژ گالیوم ایندیم ترکیب می کند. رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی دارد و از 80- تا 200 درجه سانتیگراد کار می کند، مشابه لاستیک سیلیکون مایع. Thubber هنگام اعمال جریان الکتریکی گرمای داخلی ایجاد می کند و منابع گرمایی خارجی را غیر ضروری می کند. همچنین می‌توان آن را به لایه‌های نازک فوق انعطاف‌پذیر تبدیل کرد و بر چالش‌های ناشی از گریس حرارتی یا صفحات آلومینیومی غلبه کرد.

یک نانو سی تی اسکن از "thubber" که ریز قطرات فلز مایع را در داخل مواد لاستیکی نشان می دهد. منبع: دانشگاه کارنگی ملون

2. نانولوله های کربنی با پلیمر روبان مانند پیچیده شده است

محققان دانشگاه دوک روشی را برای نیمه هادی های مبتنی بر کربن با استفاده از استوانه های میکروسکوپی اتم های کربن، قوی تر از فولاد و نازک تر از موی انسان، ابداع کرده اند. این پیشرفت به محدودیت‌های قبلی می‌پردازد که در آن سیلندرها نمی‌توانستند خاموش شوند و مانع از کاربردهای الکترونیکی آنها می‌شد. این تیم با پیچاندن پلیمرهای ویژه به دور نانولوله‌های فلزی، این مشکل را حل کرد و آنها را از رسانا به نیمه‌رسانا تبدیل کرد.

3. بسترهای شیشه ای برای بسته بندی نیمه هادی

شیشه مقرون به صرفه، خواص حرارتی عالی و ویژگی های فیزیکی مشابه سیلیکون را ارائه می دهد. شکل خود را در طول زمان با حداقل تاب برداشتن یا تخریب حفظ می کند و دوام و کارایی وسایل الکترونیکی را افزایش می دهد.

بسترهای شیشه ای عملکرد سیگنال برتر را در مقایسه با بسترهای ارگانیک فعلی نوید می دهند و باعث افزایش پذیرش آنها در بسته بندی های نیمه هادی پیشرفته می شود. آنها برای کاربردهای نوظهوری که به اتصالات متراکم و با کارایی بالا در الکترونیک نسل بعدی نیاز دارند، مناسب هستند.

4. ترانزیستور اثر میدان فروالکتریک دو بعدی

سازندگان تراشه عجله دارند تا از هوش مصنوعی برای ریزتراشه ها استفاده کنند، اما به دلیل ماهیت انرژی بر آن با چالش هایی روبرو هستند. ظهور ترانزیستور اثر میدان فروالکتریک دو بعدی با استفاده از اکسید هافنیوم و سولفید قلع، ویژگی های الکتریکی امیدوارکننده ای را ارائه می دهد. این به طور قابل توجهی سریعتر از سیناپس های انسان عمل می کند، با حداقل مصرف انرژی، راه را برای شبکه های نورومورف مصنوعی بسیار کم و با دقت بالا در مقیاس نانو هموار می کند.