【科技资讯】想要延续摩尔定律？自组装技术来帮忙

对计算机芯片工程师来说，这是一个充满挑战的时代。一项被芯片产业寄予厚望，可用于未来几代芯片的微型蚀刻技术还没有准备好。

这项技术叫极紫外光刻法（EUV），已经落后计划好几年了。尽管这种方法可行，但强大到可以迅速蚀刻芯片以应对大规模生产的紫外光源却没有出现。2012年，英特尔为荷兰制造设备供应商ASML投资40亿美元，用来支持完善这项技术的努力。在ASML的研究基础之上，领先的芯片制造商三星和TSMC各投入了3.75亿美元，但目前还没有迹象表明EUV技术准备就绪的时间。

一个对传统光刻法截然不同的替代方案现在看起来越来越有可能。这个替代技术叫定向自组装（Directed Self-Assembly），它使用名为嵌段共聚物（Block Copolymer）的化合物溶液把自己组装成常规形状。

嵌段共聚物由不同的单位（嵌段）组成，倾向于彼此分开，就像油和水一样。当分开以后，这些化合物一般可以产生类似指纹的涡状结果。

但是在用传统光刻法制作的化学向导预置模式引导下，嵌段共聚物会产生线状或其他常规的模式。重要的是，这些最终的模式可以比初始模式有更精细的细节。最终模式可以成为在硅晶圆上蚀刻的模板，而硅晶圆蚀刻是传统光刻法的最后一步。

比利时的微电子研究中心IMEC的流程技术研发副总裁安·斯特更（An Steegen）在Semicon West半导体行业会议上表示，自组装技术看起来可以作为极紫外光刻法的替代方法，延长现有光刻法的寿命。IMEC现在可以用自组装技术设计出和英特尔最新的芯片相似的结构，尺度可小至14纳米。斯特更说：“我们都在盼望着EUV被付诸使用，但我们有替代方法。”

2012年，IMEC在自己的工厂里安装了世界上的首个自组装生产线。在那里，科学家改进材料和设计，减少自组装结构的误差。斯特更估计，这项技术可以在2017年进入大规模生产阶段。那时的晶体管可能会有7纳米左右的结构。现有的晶体管中最小的结构是14纳米。

纽约州立大学也在阿尔巴尼（Albany）的纳米尺度工程中心（Center for Nanoscale Engineering）里运营一条自组装的生产线。纳米工程副教授克里斯托弗·波斯特（Christopher Borst）在Semicon上报告说这条生产线现在可以可靠地产生重复的线条和鳍状结构，可以精细到18纳米。“我们制造了一些让人印象深刻的结构，”波斯特说。“这种方法在材料和制造能力上已经没问题了。”

然而，自组织制造方法仍然不能满足大规模生产的需要。没解决的问题包括如何保证自组织材料的纯度从而减少材料缺陷。整个产业还要开发出工具，帮助芯片设计者们设计出合适的指导模式，可以让自组织材料变成正确的形状。

（来源：麻省科技评论，作者：汤姆·西蒙奈特 ）