未来电脑晶片将能自我组装

【大纪元5月11日讯】（大纪元记者易德正编译报导）麻省理工学院(MIT)研究人员最近在晶片制造领域发表了研究成果：分子能够将自己嵌入微电路中；这项技术将使未来的电脑晶片具有自我组装的能力。

晶片产业面临的瓶颈

IC产业经过多年来的激烈竞争，进步的空间已非常狭小，使得Intel与其他业者纷纷投入微晶片的领域之中，很快的，过去50年来所使用的制程将跟不上时代的进步。

近年来，晶片在制程中必须通过一层一层的光罩，这个技术称为光蚀刻技术；利用硅、金属或是其他的材料将电路置于晶片之中，接着涂上光阻剂，一种感光材料。最后再让光线将透过一种类似“面具”般的模板，将电路图形投射到光阻剂上，受光部分硬化而暴露出来，其他的部分就以化学药剂冲洗掉。

目前所面临的问题是，电路图形比可见光的波长还要小。为此，有许多业者开发出比波长还小的模板的技术，但是当晶片规格进入40奈米以下的时候，这些技术将不适用。(比例说明：一根人类的头发大约有10万奈米宽。)

有一个方法能够继续缩小晶片，就是以电子束在晶片的表面上刻划。

确实，电子束所刻划出的沟槽比可见光所蚀刻的还要小；然而，光透过模板，只需要一次就能蚀刻完成；电子束还得来回在晶片表面上刻划。电子束蚀刻法需要的时间长、效率低，而且成本更高，相较于传统光蚀刻法并没有太大优势。

电子束的使用方式

麻省理工学院(MIT)的研究人员，在自我组装系统的实用性上，已经找到了关键的一步。关键在于电子束的使用方式。

有别于一般的电子束蚀刻法，此研究利用电子束将化学材料转换成石英玻璃柱状体，让分子聚合物依照电路图形自行嵌入柱状体中。

研究者在实验中使用了两种不同的聚合物：第一个是聚苯乙烯(polystyrene)，聚苯乙烯经常被用来制造塑胶杯与泡棉；第二个是PDMS，是一种硅橡胶。

“这两种聚合物的链状结构并不容易组合，必须强迫它们结合，就像油跟水的关系，它们想要分离，但它们办不到，因为两者已经产生键结。”罗斯说。

两种聚合物在试图分开的斥力作用下，它们会将自己安排进入预定的位置之中。因为两种聚合物链状结构的差异，再搭配不同的聚合物比例、以及晶片上柱状体的不同形状和位置，便可创造出各种图形以供电路设计之用。

新技术的可行性

罗斯表示，尽管已获得了重大的技术进展，仍有许多研究尚待完成，原则上，必须利用这个技术突破5或6个奈米尺度，才能证明自我组装系统能真正进行商业化制造；在近期内，会先将此新技术试用在传统的光罩制造上，同时进行原型晶片的开发。

她同时指出，硬碟大厂希捷(Seagate)和日立(Hitachi)都对此方法有兴趣。“所以这方法真的很有可能在未来几年内应用于业界。”

罗斯、麻省理工学院电子工程师卡尔‧伯格仁(Karl Berggren)和他们的同事在2010年3月14日将此研究刊登于自然奈米科技期刊(Nature Nanotechnology)。 ◇