نانوتکنولوژی در صنایع نیمه‌هادی

صنایع نیمه‌هادی در سیر تكامل خود در حال رسیدن به نقط‌های است كه توانایی آن برای تولید نقاط كوچكتر با مشكلاتی جدی همچون اثرات كوانتومی و نوسانات سطوح اتمی روبرو خواهد شد.
مشكلات دیگر در راه پیشرفت CMOS عبارتند از مصرف بالا، اتلاف حرارت و هزینه بسیار بالای ساخت. این مسائل در آینده مانعی سخت برای تولید نیمه‌هادی‌های كارآمد خواهد بود. به گفته NanoMarkets ، نانوتكنولوژی به ادامه پیشرفت و تولید CMOS كمك خواهد كرد و همچنین فناوری‌های جدید را قادر خواهد ساخت تا گوی سبقت را در جلب رضایت بازار از CMOS بربایند.غول‌های بزرگ صنعتی همچون فری‌اسكیل ‌، آی‌بی‌اِم، اینفینئون و اینتل پشتوانهٔ مهمی برای نانوحافظه‌ها به حساب می‌آیند.
یك گزارش جدید از NanoMarkets بیانگر این مطلب است كه همان‌طوركه روش‌های كنونی لیتوگرافی به پایان راه خود رسیده‌اند، ابزار‌هایی كه برای توسعه، تولید و آزمایش CMOS به كار می‌روند، نیز باید بر پایهٔ نانوتكنولوژی طرح‌ریزی گردند. پرتوافكن مستقیم الكترونیكی كه در تولید ASIC به كار می‌رود، نمونه‌های از ابزاری است كه به كمك نانوتكنولوژی بوجود آمده‌است. اما نانوماركتز معتقد است كه كاربرد واقعی نانوتكنولوژی در تولید محصولات جدید، با توجه به خصوصیات مواد مقیاس نانو می‌باشد. بخش‌هایی از صنعت نیمه‌هادی كه بیشترین تأثیر نانوتكنولوژی در آنها دیده می‌شود خارج از مقوله CMOS قرار دارند.
● به گفته نانوماركتز این موضوع در موارد زیر به وضوح دیده می‌شود:
۱ـ حافظه غیرفرار:
حافظه غیرفرار یكی از عوامل تقویت محاسبات سیار است. اما با توجه به اینكه حجم و سرعت فناوری Flash محدود می‌باشد، حافظه‌های جدید كه در طراحی آنها از نانوتكنولوژی بهره گرفته شده است، كارایی بهتری را از خود نشان داده‌اند. FRAM و MRAM نمونه‌هایی از این نوع حافظه‌ها هستند.
۲ـ الكترونیك پلیمری:
سونی، زیراكس و سایرین آماده‌اند كه محصولات الكترونیك لایه نازك را وارد بازار كنند. الكترونیك پلیمری، برخلاف CMOS، از خصوصیات حرارتی بسیار خوبی برخوردار است و هزینه‌ تولید در حجم كم را پایین می‌آورد. این خصوصیات امكان تولید محصولات جدیدی را به وجود می‌آورد. در سال ۲۰۰۶ نمایشگر‌های بزرگ رولی و همچنین برچسب‌های RFID با قیمت پایین تولید خواهد شد كه امكان استفاده از آنها برای اجناس یك‌بار‌مصرف فراهم خواهد شد.
۳ـ نانوحسگر:
نانوحسگرها نسبت به رقبای خود از آستانه تشخیص بسیار پایین‌تری برخوردارند. آنها قادرند در زمینه كشف امراض بیولوژیك نقش مهمی را ایفا كنند. به گونه‌ای كه در مورد اعلام وجود سرطان، از سرعت بسیار زیادی برخوردارند.
گزارش NanoMarkets بیانگر این مطلب است كه نانوتكنولوژی به‌زودی می‌تواند در مدیریت حرارتی و اتصالات داخلی پر‌سرعت، به میزان قابل‌توجهی كمك نماید. در زمینه اتصالات داخلی پرسرعت می‌توان از نانولوله‌ها استفاده نمود زیرا توانایی آنها در انتقال جریان از مس خیلی بیشتر است و می‌توان آنها را به روش‌های قابل انطباق با CMOS‌ها رشد داد (اینفینئون در سال ۲۰۰۲ این قابلیت را نشان داد). از نانولوله‌ها می‌توان خنك‌كننده‌های بسیار خوبی برای رفع مشكلات حرارتی ساخت (همانند قطعاتی كه اینتل از سال ۲۰۰۲ به بعد به كارشان گرفت) و یا می‌توان با ایجاد جرقه بین آنها جریانی از هوای خنك تولید نمود.
از این گزارش چنین نتیجه گرفته می‌شود كه فرصت‌های قابل توجهی در نانوالكترونیك وجود دارد. به‌گونه‌ای كه در سال ۲۰۰۶ نانوحافظه‌ها به تنهایی ۱/۳ میلیارد دلار سودآوری خواهند داشت. همان‌گونه كه در بالا توضیح داده‌شد، این امر هم‌اكنون در قالب روش‌های جدید برای تكمیل CMOSها آغاز شده‌است. این گزارش نشان می‌دهد كه سازندگان نیمه‌هادی‌ها از هم‌اكنون باید به فكر طرح ریزی برای به‌كارگرفتن نانوتكنولوژی در تولیدات خود باشند. در غیر این‌صورت باید از دست دادن تولیدات بزرگ آینده را بپذیرند، كه البته پذیرفتن این ریسك بسیار دور از ذهن به‌نظر می‌رسد.

منبع : شبکه فیزیکی هوپا