ngocdiep
28-08-2004, 03:51
Các thiết bị vi xử lý làm từ vật liệu silicon truyền thống có thể bị trục trặc do sức nóng phát ra từ chính mạch điện trên đó. Tuy nhiên, các nhà thiết kế giờ đây đã khắc phục được hạn chế này bằng một chất liệu cách nhiệt mạnh hơn: silicon carbua (SiC).
Các nhà nghiên cứu của Trung tâm thí nghiệm Toyota và hãng Denso đã phát triển một phương thức chế tạo các tinh thể silicon carbua mới. Điều này có thể dẫn đến việc sản xuất những tấm wafer to hơn với có độ ổn định cao hơn, đồng thời có thể làm hạ giá thành và nâng cao khả năng ứng dụng.
Nếu thành tựu này được triển khai theo hướng thương mại hóa, nó có thể tạo ra hàng loạt những thể loại thiết bị cải tiến mới, trong đó có các sản phẩm điện tử hoạt động ở động cơ máy bay, thiết bị radar và liên lạc không dây. Nó cũng cải thiện khả năng của các thiết bị thông minh bằng việc tối ưu hoạt động trong xe hơi.
Các loại chip máy tính truyền thống được làm từ những miếng silicon mỏng. Việc chế tạo được tiến hành bằng cách làm nguội một miếng silicon tinh khiết nấu chảy. Nhờ đó, khi vật liệu rắn lại do bị lạnh, một tinh thể của vật liệu sẽ hình thành ra theo một hướng nhất định. Các tấm wafer silicon sau đó được xử lý hóa chất bằng các hỗn hợp nhằm tăng khả năng tích điện. Những loại hóa chất hỗn hợp bổ sung này có tác động tới hướng của điện tích. Tuy nhiên, hạn chế của các thiết bị dựa trên chất liệu silicon là độ nhạy cảm của chúng đối với sức nóng vẫn cao. Yếu tố này đòi hỏi phải có thêm quạt hoặc những công cụ khác để làm mát và hạn chế khả năng bị co nhỏ về sau.
Tiềm năng của chất silicon carbua thay thế cho silicon truyền thống đã được biết đến từ những năm 50 của thế kỷ trước. Nó là một chất rất cứng, được dùng làm mạt cát trên mặt giấy ráp công nghiệp và có khả năng chống nhiệt rất cao. Nhiều nghiên cứu trước đây cũng đã cho thấy kể cả ở nhiệt độ nóng đỏ khoảng 650 độ C (1.202F), các thiết bị dùng silicon carbua vẫn có thể hoạt động ổn định mà không cần làm mát. Silicon carbua có thể được dùng để chế tạo các thiết bị điện tử hoạt động với năng lượng cao, nhiệt độ lớn hoặc ở những vùng có lượng phóng xạ nguy hiểm.
Vào những năm 70, các nhà khoa học phát triển một kỹ thuật gọi là “bay hơi vật lý” để sản xuất những tấm wafer lớn. Tuy nhiên, chất lượng sản phẩm làm theo kiểu này rất thấp. Chúng thường bị những khiếm khuyết gọi là “lỗ châm kim”. Đây là những lỗ hổng dạng ống 6 cạnh có thể làm hỏng hoặc suy yếu mạch điện và khiến chip làm từ vật liệu này dễ bị trục trặc.
Phương pháp phát triển tinh thể silicon carbua mới có thể khắc phục được nhược điểm đó. Chuyên gia Kazumasa Takatori của Toyota và các đồng sự của mình đã phát minh một giải pháp mới bằng cách tạo ra các tinh thể ở một số giai đoạn khác nhau. Tại mỗi giai đoạn đó, tinh thể được xoay rất cẩn thận để hợp chất đông đặc sẽ kết tinh với kết quả tốt nhất và có số khiếm khuyết tối thiểu trên bề mặt.
Các nhà khoa học đã kiên nhẫn xây dựng tinh thể từng lớp một. Điều này cho phép họ tạo ra các thỏi silicon carbua (những “viên gạch nhỏ” mà từ đó các tấm wafer được cắt lát ra) có tính chất tự do chuyển đổi vị trí ảo. Phương pháp này được họ gọi là Tái lặp bề mặt (Repeated A-Face). “Kết quả thật ấn tượng”, chuyên gia vật liệu Roland Madar của Trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia Pháp ở Grenoble, bình luận. “Quy trình xếp lớp là một phát minh quan trọng trong khoa học vật liệu. Cuối cùng thì chất silicon carbua đã trở thành đối thủ cạnh tranh thực sự đối với vị thế độc tôn của silicon truyền thống”.
Theo VnExpress.net
Các nhà nghiên cứu của Trung tâm thí nghiệm Toyota và hãng Denso đã phát triển một phương thức chế tạo các tinh thể silicon carbua mới. Điều này có thể dẫn đến việc sản xuất những tấm wafer to hơn với có độ ổn định cao hơn, đồng thời có thể làm hạ giá thành và nâng cao khả năng ứng dụng.
Nếu thành tựu này được triển khai theo hướng thương mại hóa, nó có thể tạo ra hàng loạt những thể loại thiết bị cải tiến mới, trong đó có các sản phẩm điện tử hoạt động ở động cơ máy bay, thiết bị radar và liên lạc không dây. Nó cũng cải thiện khả năng của các thiết bị thông minh bằng việc tối ưu hoạt động trong xe hơi.
Các loại chip máy tính truyền thống được làm từ những miếng silicon mỏng. Việc chế tạo được tiến hành bằng cách làm nguội một miếng silicon tinh khiết nấu chảy. Nhờ đó, khi vật liệu rắn lại do bị lạnh, một tinh thể của vật liệu sẽ hình thành ra theo một hướng nhất định. Các tấm wafer silicon sau đó được xử lý hóa chất bằng các hỗn hợp nhằm tăng khả năng tích điện. Những loại hóa chất hỗn hợp bổ sung này có tác động tới hướng của điện tích. Tuy nhiên, hạn chế của các thiết bị dựa trên chất liệu silicon là độ nhạy cảm của chúng đối với sức nóng vẫn cao. Yếu tố này đòi hỏi phải có thêm quạt hoặc những công cụ khác để làm mát và hạn chế khả năng bị co nhỏ về sau.
Tiềm năng của chất silicon carbua thay thế cho silicon truyền thống đã được biết đến từ những năm 50 của thế kỷ trước. Nó là một chất rất cứng, được dùng làm mạt cát trên mặt giấy ráp công nghiệp và có khả năng chống nhiệt rất cao. Nhiều nghiên cứu trước đây cũng đã cho thấy kể cả ở nhiệt độ nóng đỏ khoảng 650 độ C (1.202F), các thiết bị dùng silicon carbua vẫn có thể hoạt động ổn định mà không cần làm mát. Silicon carbua có thể được dùng để chế tạo các thiết bị điện tử hoạt động với năng lượng cao, nhiệt độ lớn hoặc ở những vùng có lượng phóng xạ nguy hiểm.
Vào những năm 70, các nhà khoa học phát triển một kỹ thuật gọi là “bay hơi vật lý” để sản xuất những tấm wafer lớn. Tuy nhiên, chất lượng sản phẩm làm theo kiểu này rất thấp. Chúng thường bị những khiếm khuyết gọi là “lỗ châm kim”. Đây là những lỗ hổng dạng ống 6 cạnh có thể làm hỏng hoặc suy yếu mạch điện và khiến chip làm từ vật liệu này dễ bị trục trặc.
Phương pháp phát triển tinh thể silicon carbua mới có thể khắc phục được nhược điểm đó. Chuyên gia Kazumasa Takatori của Toyota và các đồng sự của mình đã phát minh một giải pháp mới bằng cách tạo ra các tinh thể ở một số giai đoạn khác nhau. Tại mỗi giai đoạn đó, tinh thể được xoay rất cẩn thận để hợp chất đông đặc sẽ kết tinh với kết quả tốt nhất và có số khiếm khuyết tối thiểu trên bề mặt.
Các nhà khoa học đã kiên nhẫn xây dựng tinh thể từng lớp một. Điều này cho phép họ tạo ra các thỏi silicon carbua (những “viên gạch nhỏ” mà từ đó các tấm wafer được cắt lát ra) có tính chất tự do chuyển đổi vị trí ảo. Phương pháp này được họ gọi là Tái lặp bề mặt (Repeated A-Face). “Kết quả thật ấn tượng”, chuyên gia vật liệu Roland Madar của Trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia Pháp ở Grenoble, bình luận. “Quy trình xếp lớp là một phát minh quan trọng trong khoa học vật liệu. Cuối cùng thì chất silicon carbua đã trở thành đối thủ cạnh tranh thực sự đối với vị thế độc tôn của silicon truyền thống”.
Theo VnExpress.net