Crean nueva tecnología de “lentes voladoras” para achicar los chips

Con la incesante búsqueda de mayor poder de cómputo, las más brillantes mentes y las más grandes compañías están invirtiendo tiempo, dinero y esfuerzo para extender la vigencia de la Ley de Moore. Esta ley, que señala que la cantidad de transistores de los chips se duplica cada año y medio, está aproximándose a su límite, pero los fabricantes de chips buscan la forma de prolongarla.

Una nueva investigación de la Universidad de California Berkeley podría extender la vigencia de la Ley de Moore, allanando el camino para una nueva generación de transistores ultra diminutos. Además, el hallazgo podría dar como resultado una tecnología óptica de reemplazo para Blu-ray. La investigación fue conducida por Xiang Zhang y David Bogy, profesores de ingeniería mecánica en UC Berkeley. La invención de los catedráticos consiste en un brazo mecánico similar al que utilizan los discos rígidos, y una lente diminuta que literalmente vuela sobre la superficie de la oblea de chips.

Valiéndose del nuevo invento, los fabricantes de chips pudieron crear diseños de chips de 80nm de ancho; medida que podría achicarse sustancialmente. Más aún, se hizo girar a la oblea a una velocidad de 12 metros por segundo, lo que significa que la producción podría ser muy veloz. El profesor Zhang explica que “al utilizar esta nanolitografía plasmónica, podremos hacer los actuales microprocesadores más de 10 veces más pequeños, y mucho más poderosos. Esta tecnología también podría derivar en discos de densidad ultra alta, capaces de almacenar entre 10 y 100 veces lo que pueden almacenar en la actualidad”.

El concepto básico de la fotolitografía es similar al revelado de películas de la fotografía tradicional: la luz causa una reacción en una capa química sobre el material. En fotolitografía, esta reacción implica típicamente un endurecimiento. Mediante baños cáusticos, por ejemplo con ácidos, se limpian las áreas de los semiconductores que no fueron protegidas por el endurecimiento de la máscara fotolitográfica. A través de múltiples pasos se construye un circuito, el cual puede contener diversos semiconductores y componentes.

El nuevo método fotolitográfico se basa en un fenómeno según el cual los electrones metálicos vibran al exponerse a la luz. Estas pequeñas vibraciones son más cortas que la longitud de onda normal de la luz, y se conocen como ondas evanescentes. Al explotar este fenómeno, la luz puede concentrarse en patrones teóricamente tan pequeños como 5 ó 10 nanómetros. La lente usada en las pruebas medía 100nm, y utilizaba una base plasmónica de plata con un patrón concéntrico de anillos.

Durante la fotolitografía, la lente vuela sobre la superficie del sustrato. La lente voladora contacta la superficie en forma similar a como lo hace la púa en el brazo de un tocadiscos. Sin embargo, a diferencia de dicha púa, la lente no hace contactó físico con la superficie; en cambio, utiliza luz para “tocar” a la misma. La lente usa el mismo principio mecánico que los aviones, sólo que en una escala microscópica, para mantenerse a 20nm sobre la superficie.

Zhang agregó que “la velocidad y las distancias de las que estamos hablando son equivalentes a un Boeing 747 volando a 2 milímetros por encima de la superficie. Esta distancia se mantiene constante, aún cuando la superficie no sea perfectamente plana”.

La velocidad de búsqueda experimentada en las pruebas es muy alta: entre 4 y 12 ms. Hasta 100.000 lentes diminutas pueden colocarse en el brazo actuador, lo que permite muchas escrituras en paralelo.

El nuevo proceso es extremadamente barato en comparación con los métodos convencionales. Los equipamientos requeridos para emplear tecnologías tales como la litografía de 45nm son extremadamente caros, debido a las complejas configuraciones de lentes y espejos que se necesitan para concentrar la luz. Con el nuevo método, puede usarse un haz de luz ultravioleta menos costoso de producir para excitar las lentes plasmónicas.

Zhang espera que la tecnología comience a ponerse en escala de producción dentro de un período de entre 3 y 5 años. “Podrá usarse para fabricación de microelectrónica o en almacenamiento óptico de datos, brindando una resolución entre 10 y 20 veces superior a la tecnología Blu-ray actual”.