IBM วิจัยเทคโนโลยีผลิตชิปที่ล้ำหน้ากว่า 7nm ใช้ Graphene เพื่อจัดเรียง Nanomaterial บน Wafer ได้สำเร็จ

ถือเป็นความก้าวล้ำของวงการเทคโนโลยีผลิตชิปไปอีกก้าว เมื่อ IBM ได้ออกมาประกาศถึงความก้าวหน้าในโครงการ 7nm and Beyond ที่ได้ลงทุนไปกว่า 3,000 ล้านเหรียญหรือราวๆ 96,000 ล้านบาท ในการแสวงหาวิธีการผลิตชิปด้วสยเทคโนโลยีใหม่ๆ เหนือขึ้นไปยิ่งกว่า 7 Nanometers ที่ถือเป็นกำแพงของวงการในปัจจุบัน

 

 

ในงานวิจัยนี้ IBM ได้ใช้ Graphene เพื่อจัดเรียง Nanomaterial ลงในตำแหน่งต่างๆ ของ Wafer ได้อย่างแม่นยำถึง 97% โดยไม่มีกระบวนการทางเคมีใดๆ มาเกี่ยวข้องเลย แต่ใช้ไฟฟ้าเข้าช่วย ทำให้การออกแบบชิปให้มีคุณสมบัติตามความสามารถของ Nanomaterial ที่ใส่เข้าไปอย่างแม่นยำนั้นสามารถเกิดขึ้นได้ เช่น สามารถฝังระบบ Light Detector และ Light Emitter ลงไปบนชิปโดยตรงและส่งสัญญาณด้วยคลื่นแสงความยาวที่แตกต่างกันได้ตามคุณสมบัติของ Nanomaterial เป็นต้น

ข้อดีของการใช้ไฟฟ้าเป็นหลักในการประกอบชิปนี้ก็คือการที่ผู้ผลิตจะสามารถผลิตชิปที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันได้โดยแทบไม่ต้องเปลี่ยนกระบวนการในการผลิตเลย เพียงแค่ออกแบบการจัดเรียงและชนิดของ Nanomaterial ที่ต้องการ และทำการจัดวางลงไปเท่านั้น

Graphene เข้ามามีบทบาทในฐานะของวัสดุที่จะทำให้การจัดเรียง Nanomaterial เกิดขึ้นได้อย่างแม่นยำ ด้วยการนำแผ่น Graphene บางๆ ที่สร้างขึ้นบน Silicon Carbide (ในอนาคตอาจสร้างบน Copper ได้ด้วย) มาปูลงไปบน Silicon/Silicon Oxide Wafer ก่อนที่จะทำการตกแต่ง Graphene เพื่อระบุตำแหน่งที่จะฝัง Nanomaterial ลงไป แล้วจ่ายไฟกระแส AC เข้าไปบนแผ่น Graphene เพื่อดึงให้ Nanomaterial เข้ามาผสานตัวลงไปยังตำแหน่งต่างๆ ที่ระบุเอาไว้ จากนั้นแค่ดึงแผ่น Graphene ออกไป ก็จะเหลือเพียง Wafer ที่มี Nanomaterial จัดเรียงตามตำแหน่งต่างๆ ที่ต้องการแล้ว

อย่างไรก็ดี ก้าวถัดไปของงานวิจัยนี้คือการทำให้การผลิตชิปด้วยเทคโนโลยีนี้สามารถผลิตได้ในวงกว้างระดับอุตสาหกรรม ซึ่งยังคงขาด Solutions-based Nanomaterial ที่เป็นส่วนประกอบสำคัญอยู่ และประเด็นนี้ถือว่านอกเหนือขอบข่ายความสนใจของ IBM ไป แต่ IBM เองก็จะมุ่งไปที่การต่อยอดการวิจัยด้านการนำ Nanomaterial หลากหลายรูปแบบมาใช้งานจริงให้ได้มากขึ้นด้วยวิธีการผลิตชิปแบบนี้ เพื่อสร้างวงจรรูปแบบต่างๆ ที่มีการใช้งานอยู่ในปัจจุบันให้ได้มากขึ้นเรื่อยๆ

สำหรับงานวิจัยฉบับเต็ม สามารถอ่านได้ที่ https://www.nature.com/articles/s41467-018-06604-4 ครับ

 

ที่มา: https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/nanotechnology/ibm-electrifies-graphene-to-deposit-nanomaterials-on-a-wafer-scale