EO

Kleinere, krachtigere, chips dankzij nieuwe isolatietechniek

04 september 2019 om 13:25 uur

Wetenschappers van de KU Leuven en imec hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om microchips te isoleren. Ze maken daarbij gebruik van metaal-organische roosters, een nieuw type materialen met gestructureerde poriën op nanoschaal. Op termijn kan deze methode bijdragen tot de ontwikkeling van kleinere, krachtigere chips die minder energie verbruiken. Voor de verdere ontwikkeling ontvangt het onderzoeksteam een ERC Proof of Concept grant.


Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.

 

Chips worden steeds kleiner en hun rekenkracht neemt toe. Anno 2019 kan een chip meer dan een miljard transistoren tellen. Die voortdurende verkleining brengt ook een aantal obstakels met zich mee. De schakelaars en draden zijn zo dicht opeengepakt dat er meer weerstand ontstaat en de chip meer energie verbruikt om signalen te versturen. Om de chip goed te laten functioneren is een isolerende stof nodig die de draden van elkaar scheidt en ervoor zorgt dat de elektrische signalen niet verstoord raken. Op nanometerschaal is dat echter een moeilijke opgave.

 

Nanoporeuze kristallen

Een studie onder leiding van KU Leuven-professor Rob Ameloot toont aan dat een nieuwe techniek de oplossing kan bieden. "Als isolerende stof gebruiken we metaal-organische roosters (Metal-Organic Frameworks, MOF). Dat zijn materialen die bestaan uit metaalionen en organische moleculen. Het vormt een kristal dat poreus is maar tegelijkertijd stevig."


Een onderzoeksteam is er voor het eerst in geslaagd om de MOF-isolatie toe te passen op elektronisch materiaal. Ze gebruiken daarvoor dampfasedepositie. Postdoc Mikhail Krishtab: "We plaatsen eerst een oxidelaag op het oppervlak, waarna we die laten reageren met damp van het organisch materiaal. Door die reactie zet het materiaal zich uit en worden de nanoporeuze kristallen gevormd.


"Het grote voordeel van deze methode is dat ze bottom-up werkt. We brengen eerst de oxidefilm aan en die zwelt vervolgens op tot een zeer poreus MOF-materiaal. Vergelijk het met een soufflé die uitzet in de oven en erg luchtig wordt. Het MOF-materiaal vormt een poreuze structuur en vult alle ruimtes tussen de geleiders. Zo weten we dat de isolatie compleet en homogeen is. Bij andere methodes die top-down werken, kunnen er altijd nog kleine lacunes in de isolatie zijn."

 

Perfectioneren

De onderzoekers krijgen een ERC Proof of Concept grant om de techniek te perfectioneren. Ameloot: "We moeten de afwerking nog verfijnen. Het oppervlak van de kristallen is nu nog onregelmatig. Om het materiaal te integreren in een chip, moeten we het oppervlak egaliseren."

 

Gerelateerd nieuws

Bommetje onder supergeleidingstheorie

Bommetje onder de supergeleidingstheorie

Metingen aan een supergeleider laten een scherpe overgang zien tussen een gewoon metaal en een zogeheten 'vreemd' metaal. Maar wat pas echt vreemd is: de overgang verliest die scherpte weer als de temperatuur…

Wereldrecord energiezuinige dataconversie voor IoT

Wereldrecord energiezuinige dataconversie voor IoT

Het succes van IoT, dat bestaat uit veel kleine en autonoom werkende sensoren, hangt in hoge mate af van het energieverbruik. De energie die nodig is om de fysieke signalen om te zetten in digitale data, kan nog flink…

Productie recyclebaar plastic stap dichterbij

Productie recyclebaar plastic stap dichterbij

Een onlangs ontdekte groep recyclebare plastics lijkt een veelbelovend alternatief voor het moeilijk recyclebare harde plastic. Toch zien we deze zogeheten vitrimeren nog niet in producten toegepast omdat ze lastig te…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe Safety Field Box van Schmersal

Eenvoudige installatie-oplossing voor complexe machines: veiligheidsveldbus met PROFINET/PROFIsafe-veldbusinterface

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

9 december 2019, D&F kantoor Breda

Veiligheid van beweegbare bruggen volgens NEN 6787

10 december 2019, Utrecht

International MicroNanoConference 2019

De actieve betrokkenheid van industrie, wetenschap en gebruikersgemeenschap van microsystemen en...

Meer agendapunten »