Tecnologia che trasforma l'ingegneria dei chip

La corsa allo sviluppo dei semiconduttori si sta intensificando. Di fronte alla carenza di manodopera, ai ritardi nella catena di fornitura e alla scarsità di materiali, i produttori di chip si stanno affrettando a sviluppare prodotti semiconduttori nuovi e migliorati.

Dal 2019 al 2022, i costi di produzione sono aumentati del 7 percento e i prezzi delle importazioni sono aumentati del 5.7 percento. Le tecnologie disruptive potrebbero offrire alle aziende un modo per gestire la domanda elevata e la tensione logistica che incide sui loro profitti.

4 tecnologie destinate a rivoluzionare l'ingegneria dei semiconduttori

1. Il composito morbido auto-riparante e modificabile

I ricercatori della Carnegie Mellon University hanno creato "Thubber", un nuovo materiale composito morbido che combina elastomeri liquidi con microscopiche goccioline di lega di gallio e indio. Vanta un'elevata conduttività elettrica e termica, funzionando da -80°C a 200°C, simile alla gomma siliconica liquida. Thubber genera riscaldamento interno quando viene applicata una corrente elettrica, rendendo inutili le fonti di calore esterne. Può anche essere trasformato in pellicole sottili ultra flessibili, superando le sfide poste dal grasso termico o dalle piastre di alluminio.

Una scansione nano-CT di "thubber", che mostra le microgocce di metallo liquido all'interno del materiale di gomma. Fonte: Carnegie Mellon University

2. Nanotubi di carbonio avvolto con polimero a forma di nastro

I ricercatori della Duke University hanno sviluppato un metodo per semiconduttori a base di carbonio utilizzando cilindri microscopici di atomi di carbonio, più resistenti dell'acciaio e più sottili di un capello umano. Questa innovazione affronta le limitazioni precedenti in cui tali cilindri non potevano essere spenti, ostacolandone le applicazioni elettroniche. Il team ha risolto questo problema avvolgendo speciali polimeri attorno a nanotubi metallici, trasformandoli da conduttori a semiconduttori.

3. Substrati di vetro per il confezionamento di semiconduttori

Il vetro offre convenienza, eccellenti proprietà termiche e caratteristiche fisiche simili al silicio. Mantiene la sua forma nel tempo con deformazioni o degradazioni minime, migliorando la durata e l'efficienza dell'elettronica.

I substrati in vetro promettono prestazioni di segnale superiori rispetto agli attuali substrati organici, guidandone la crescente adozione nel packaging avanzato dei semiconduttori. Sono adatti per applicazioni emergenti che richiedono interconnessioni dense e ad alte prestazioni nell'elettronica di prossima generazione.

4. Transistor ad effetto di campo ferroelettrico bidimensionale

I produttori di chip si stanno affrettando a sfruttare l'intelligenza artificiale per i microchip, ma devono affrontare delle sfide dovute alla sua natura ad alta intensità energetica. L'emergere del transistor ferroelettrico bidimensionale a effetto di campo, che utilizza ossido di afnio e solfuro di stagno, offre promettenti caratteristiche elettriche. Funziona in modo significativamente più veloce delle sinapsi umane, con un consumo energetico minimo, aprendo la strada a reti neuromorfiche artificiali a bassissima potenza e alta precisione su scala nanometrica.