Technologie Transformeert Chip Engineering

De strijd om de ontwikkeling van halfgeleiders wordt heviger. Vanwege het tekort aan arbeidskrachten, vertragingen in de toeleveringsketen en materiaalschaarste, haasten chipfabrikanten zich om nieuwe en verbeterde halfgeleiderproducten te ontwikkelen.

Van 2019 tot 2022 stegen de productiekosten met 7 procent en de importprijzen met 5.7 procent. Disruptieve technologieën kunnen bedrijven een manier bieden om te navigeren door de toegenomen vraag en logistieke druk die hun winst beïnvloeden.

4 technologieën die de halfgeleidertechniek op zijn kop gaan zetten

1. Het zelfherstellende, vormveranderende zachte composiet

Onderzoekers van Carnegie Mellon University hebben "Thubber" gecreëerd, een nieuw zacht composietmateriaal dat vloeibare elastomeren combineert met microscopisch kleine druppels gallium-indiumlegering. Het heeft een hoge elektrische en thermische geleidbaarheid en werkt bij temperaturen van -80°C tot 200°C, vergelijkbaar met vloeibaar siliconenrubber. Thubber genereert interne verwarming wanneer er een elektrische stroom wordt toegepast, waardoor externe warmtebronnen overbodig worden. Het kan ook worden gevormd tot ultraflexibele dunne films, waarmee uitdagingen worden overwonnen die worden veroorzaakt door thermisch vet of aluminiumplaten.

Een nano-CT-scan van "thubber", die de vloeibare metaalmicrodruppels in het rubbermateriaal laat zien. Bron: Carnegie Mellon University

2. Koolstofnanobuisjes omwikkeld met lintachtig polymeer

Onderzoekers van Duke University hebben een methode ontwikkeld voor koolstofgebaseerde halfgeleiders met behulp van microscopische cilinders van koolstofatomen, sterker dan staal en dunner dan een mensenhaar. Deze doorbraak pakt eerdere beperkingen aan waarbij dergelijke cilinders niet konden worden uitgeschakeld, wat hun elektronische toepassingen belemmerde. Het team loste dit op door speciale polymeren om metalen nanotubes te wikkelen en ze van geleiders in halfgeleiders te transformeren.

3. Glazen substraten voor halfgeleiderverpakkingen

Glas biedt betaalbaarheid, uitstekende thermische eigenschappen en fysieke kenmerken die lijken op silicium. Het behoudt zijn vorm in de loop van de tijd met minimale kromtrekking of degradatie, wat de duurzaamheid en efficiëntie van elektronica verbetert.

Glassubstraten beloven superieure signaalprestaties vergeleken met huidige organische substraten, wat hun toenemende acceptatie in geavanceerde halfgeleiderverpakkingen stimuleert. Ze zijn zeer geschikt voor opkomende toepassingen die dichte, hoogwaardige interconnects in next-generation elektronica vereisen.

4. Tweedimensionale ferro-elektrische veldeffecttransistor

Chipmakers haasten zich om AI te benutten voor microchips, maar worden geconfronteerd met uitdagingen vanwege de energie-intensieve aard ervan. De opkomst van de tweedimensionale ferro-elektrische veldeffecttransistor, die hafniumoxide en tinsulfide gebruikt, biedt veelbelovende elektrische eigenschappen. Het werkt aanzienlijk sneller dan menselijke synapsen, met minimaal energieverbruik, wat de weg vrijmaakt voor ultralaagvermogen, zeer nauwkeurige kunstmatige neuromorfische netwerken op nanoschaal.