IBM предложила использовать молекулы ДНК для сборки микросхем

Ученые из IBM совместно с командой исследователей из Калифорнийского технологического института (КТИ) во главе с Полом Ротмандом (Paul Rothmund) совершили открытие, благодаря которому в будущем станет возможно производство микрочипов с более плотной интеграцией и скоростью работы. Исследователи добились прорыва в объединении процесса фотолитографии при производстве чипов и процесса самосбора токопроводящих частиц.

Уменьшение технологических норм производства сопряжено с огромными затратами. Кроме этого, при уменьшении величины транзисторов возникает дополнительная преграда — его затвор становится настолько тонким, что теряет свои свойства, и управлять утечками тока становится все сложнее.

По словам ученых из IBM, после перехода на 22-нм нормы, использование существующих материалов станет невозможным. Поэтому производители уже приступили к исследованиям новых материалов, среди которых — углеродные нанотрубки или кремниевые нанопроволоки. Компания же предлагает использовать молекулы ДНК, имеющие свойство автоматически собираться в определенные узоры. Они могут служить основой для создания токопроводящих схем внутри чипов с размером транзисторов менее 22 нм.

С помощью самособирающихся молекул ДНК возможно создание своего рода миниатюрных печатных плат, на которых затем будут размещены радиодетали — углеродные нанотрубки, проволоки и частицы, размер которых будет существенно меньше в сравнении с традиционным производством микросхем.

«Затраты, возникающие в процессе миниатюризации, являются фактором, ограничивающим дальнейшее действие Закона Мура», — говорит Спайк Нарайан (Spike Narayan), директор группы Science & Technology в IBM Research. «Совмещенное использование технологии самосбора частиц с современными технологиями производства микрочипов в конечном счете может привести к существенному сокращению издержек, которые возникают на самом важном этапе производства».

Процесс самосбора происходит в специальном растворе между длинной молекулярной цепочкой вирусной ДНК и короткими цепочками синтетического олигонуклеотида. Последние выполняют роль крепежа, формируя из длинных молекул ДНК нужные двумерные фигуры. Цепочки-крепежи можно размещать на расстоянии до 6 нм друг от друга. Таким образом, фигуры из ДНК — такие, как квадраты, треугольники и звезды, — получаются размером от 100 до 150 нм от вершины до вершины с диаметром двойной спирали ДНК. После создания схем из таких узоров процесс переходит к существующим технологиям — на базе молекулярной схемы создается традиционный трафарет для фотолитографии.

Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology. Участники проекта полны оптимизма, хотя и признают, что пока слишком рано говорить станет ли их технология выходом для индустрии, борющейся с растущей сложностью нанопроизводства.