– Nie istnieje skuteczny sposób zmniej-nie standardowych, na miedziane.

MIKROELEKTRONIKA

szenia rozmiaru po∏àczeƒ, tak jak to si´

Miedê ma mniejszà rezystywnoÊç i jest robi z tranzystorami.”

mniej podatna na tzw. wiatr elektrono-Przekroczyç granice

Gdy zmniejsza siśzerokoÊç Êcie˝ki, wy – zjawisko polegajàce na wybijaniu a elektrony muszà przebywaç odleg∏oÊci atomów metalu przez gśty pràd prze-Wytwórcy uk∏adów scalonych

wielokrotnie przekraczajàce d∏ugoÊç tran-p∏ywajàcy cienkim przewodem. „W me-napotkali powa˝nà barier´

zystora, to opór po∏àczeƒ stawiany pràdo-talu tworzy si´ przerwa, poniewa˝ elek-dalszego post´pu

wi elektrycznemu roÊnie. Równie˝ po-trony przedmuchujà czàsteczki miedzi jemnoÊç – niepo˝àdane gromadzenie si´

w koniec przewodu” – wyjaÊnia G. Dan energii elektrycznej mi´dzy blisko po∏o-Hutcheson, prezes VLSI Research.

Trwajà zawody – Gordon Moore ˝onymi przewodami – mo˝e spowolniç Jednak˝e zastàpienie aluminium mie-kontra Georg Simon Ohm i Mi-

przep∏yw pràdu lub spowodowaç niedzià nie by∏o i nie jest marzeniem wy-chael Faraday. Prawu Moore’a –

w∏aÊciwe prze∏àczenie bitu z 0 na 1.

twórni z przesz∏o miliardowymi kapita-czśto przytaczanej przepowiedni eme-Setki metrów po∏àczeƒ, które przeni-

∏ami. Chocia˝ fabryki uk∏adów scalonych rytowanego szefa Intela, ˝e post´p kajà niektóre z najnowoczeÊniejszych stosujà ju˝ stopy aluminium z niewiel-w rozwoju uk∏adów scalonych b´dzie obecnie mikroprocesorów, jest odpowie-kà iloÊcià miedzi, pe∏ne przestawienie na siódbywa∏ ogromnymi skokami do-dzialnych za mniej wićej po∏owópóê-

nowà technologi´ b´dzie prawdopodob-konywanymi w Êmiesznie krótkim cza-nieƒ sygna∏ów krà˝àcych wewnàtrz nie wymaga∏o zmian podstawowych za-sie – zaczynajà zagra˝aç zast´py omów uk∏adów scalonych. W dodatku po∏àcze-sad procesu wytwarzania.

i faradów, jednostek oporu i pojemnoÊci nie oko∏o 7 mln tranzystorów wewnàtrz Aluminium mo˝na nak∏adaç cienkà

wywodzàcych swoje nazwy od wspo-

tych uk∏adów – wyczyn, którego efek-warstwà i trawiç za pomocà plazmy jo-mnianych XIX-wiecznych uczonych.

tem jest pićio- lub szeÊciowarstwowy nowej w celu wytworzenia linii po∏à-

Zgodnie z prawem Moore’a przez cià-

stos przypominajàcy drapacz chmur –

czeniowych. Miedzià natomiast trzeba g∏e zmniejszanie rozmiarów tranzysto-poch∏ania dziÊ po∏ow´ kosztów produk-wype∏niaç wàskie rowki wy˝∏obione rów i upychanie ich coraz bli˝ej siebie cji. Pi´ç lat temu by∏a to trzecia ich cz´Êç.

w otaczajàcym materiale izolujàcym.

liczba miniaturowych prze∏àczników Przez lata wytwórcy uk∏adów scalo-Metal musi je wype∏niç jednolicie – row-

(tzw. bramek) w jednym uk∏adzie scalonych nie przywiàzywali wagi do po∏à-

ki majà szerokoÊç jednej czwartej mi-nym podwaja sićo 18 miesićy. Jednak czeƒ. „ZajmowaliÊmy sińimi dopiero krona lub mniejszà. Ponadto miedê zasada uzyskiwania „wićej w mniej-w dalszej kolejnoÊci” – mówi Kenneth przenika zwykle do otaczajàcego jà szym” nie stosuje si´ do Êcie˝ek ∏àczà-

Monnig, mened˝er programu w kon-

krzemu, co mo˝e zablokowaç zdolnoÊç cych miliony tranzystorów w najszyb-sorcjum przemys∏owym SEMATECH.

tranzystora do prze∏àczania.

szych mikroprocesorach. „W pierw-Problem ten wysunà∏ si´ jednak na czo-Wi´kszych sukcesów nale˝y siśpo-

szych dziesićioleciach rozwoju tej dzie-

∏o zagadnieƒ technologicznych, wymu-dziewaç po u˝yciu lepszych izolatorów, dziny to tranzystory, a nie po∏àczenia szajàc du˝e zmiany w zakresie stosowa-inaczej dielektryków, dzi´ki czemu mi´dzy nimi zaprzàta∏y nam g∏owy –

nych materia∏ów i przebiegu produkcji.

zmniejszà si´ pojemnoÊci wbudowane mówi Mark T. Bohr, dyrektor Intela ds.

Rozwiàzaniem z pozoru prostym jest powodujàce opóênienia sygna∏ów. Dwa architektury przetwarzania i integracji.

zamiana po∏àczeƒ aluminiowych, obec-przewody umieszczane coraz bli˝ej siebie zaczynajà dzia∏aç bardziej jak kon-densator, czyli element gromadzàcy ∏a-dunek elektryczny, i przestajà przypominaç autostrad´, którà elektrony p´-

WARSTWA 5

dzà z miejsca na miejsce.

Wytwórcy uk∏adów scalonych poszu-kujà obecnie zamiennika najcz´Êciej sto-IZOLATOR – DWUTLENEK KRZEMU

sowanego dielektryka – dwutlenku krzemu. Jedynym jego grzechem jest WARSTWA 4

du˝a wartoÊç sta∏ej dielektrycznej – mia-ry zapobiegania wzajemnemu zaburza-ALUMINIOWE PO¸ÑCZENIA

niu sygna∏ów w sàsiednich przewodach.

Im sta∏a dielektryczna jest mniejsza, tym WARSTWA 3

∏atwiej uniknàç przes∏uchów.

Zamienniki dwutlenku krzemu sà

POLÑCZENIA WOLFRAMOWE

Slim Films

jednak obarczone mnóstwem niepo-

WARSTWA 2

˝àdanych w∏aÊciwoÊci. „Styropianowy kubek na twoim biurku ma niskà sta∏à dielektrycznà, ale utrzymanie go w nie WARSTWA 1

zmienionym stanie w 400°C podczas procesu produkcyjnego to ca∏kiem nowe wyzwanie” – mówi Bohr. Testuje si´

1 µm

TRANZYSTORY

POD¸O˚E KRZEMOWE

polimery takie jak teflon, mi´knà one INTEL CORPORATION; PETER SAMEK

jednak w wysokich temperaturach.

DRAPACZ CHMUR utworzony przez stos po∏àczeƒ.

„Istnienie pićiu warstw takiego ma-

Nad powierzchnià mikrouk∏adu trzeba po∏àczyç, lekko liczàc, 7 mln tranzystorów

teria∏u jest wysoce niepo˝àdane” –

tworzàcych nowoczesny mikroprocesor. Wolframowe mostki zapewniajà

twierdzi Fabio Pintchovski, dyrektor

po∏àczenia mi´dzy warstwami przewodników. Przewody stajà si´ grubsze

w wy˝szych warstwach, aby zmniejszyç opór, dzi´ki czemu po∏àczenia

pracowni badaƒ materia∏ów w Motoro-

oddalonych grup tranzystorów mogà byç bardzo szybkie.

la Semiconductor.

18 ÂWIAT NAUKI Lipiec 1997

Poprzez dodanie atomów fluoru lub kowany przez Nanoglass – joint ventu-po∏àczenia miedziane i dielektryki tak w´gla mo˝na uczyniç dwutlenek krze-re Allied-Signal z nowo powsta∏à Na-dobre jak powietrze, to i tak wystarczy mu lepszym dielektrykiem. W Trikon noPore z Nowego Meksyku. Ârednica to zaledwie na jakieÊ 10 lat – dopóki nie Technologies z Chatsworth (Kalifornia) wype∏nionych powietrzem porów wy-pojawi siźapotrzebowanie na zupe∏-

stwierdzono ostatnio, ˝e w´giel zmniej-nosi zaledwie 10 nm.

nie nowà technologi´. Byç mo˝e po∏à-

sza do po∏owy sta∏à dielektrycznà dwu-Materia∏ ten, podobny do substancji czenia w obwodach elektrycznych b´dà tlenku krzemu. Przemys∏ przyjà∏ jednak znanych jako aero˝ele, mo˝e osiàgnàç realizowane za pomocà fal Êwietlnych postaw´ wyczekujàcà, poniewa˝ dodat-sta∏à dielektrycznà tylko niewiele prze-lub sygna∏ów radiowych. Prawdopo-ki do dwutlenku krzemu mogà podczas kraczajàcà sta∏à samego powietrza. Pro-dobne sà równie˝ ca∏kiem odmienne produkcji wywo∏ywaç niepo˝àdane re-ducenci muszà jeszcze okreÊliç, czy wy-rozwiàzania, które zrealizujà postulat akcje chemiczne.

trzyma on wszystkie etapy produkcji.

„mniejsze jest lepsze”. Je˝eli nowa re-Wiedzàc, ˝e powietrze ma najni˝szà Czas ucieka, a licznych problemów wolucyjna technologia sińie pojawi, sta∏à dielektrycznà spoÊród wszystkich technicznych nie uda∏o siŕozwiàzaç.

w wydanych w przysz∏oÊci ksià˝kach substancji, jedna z firm opracowa∏a tech-

„Odpowiedzi nie sà proste” – narzeka historycznych prawo Moore’a b´dzie nologi´ wytwarzania dielektryków Robert Havemann, pracownik Texas In-opisane jako m∏odzieƒczy wybryk prze-przypominajàcych szwajcarski ser. Po-struments. Nawet jeÊli producenci uk∏a-mys∏u elektronicznego.

rowaty dwutlenek krzemu jest produ-dów scalonych b´dà mogli wprowadziç Gary Stix

MEDYCYNA

Nast´pnego dnia po zabiegu Sher-

u niej usta∏o. Neurochirurdzy w koƒcu man przyk∏ada magnes do klatki pier-zlokalizowali we wzgórzu obszar wiel-Opanowaç dr˝enie

siowej, ˝eby uruchomiç pulsowanie roz-koÊci grochu, po zniszczeniu którego Rozrusznik mózgu

rusznika. „Och, patrz, patrz, kochanie dr˝enie ust´puje.

– wykrzykuje ˝ona, widzàc, ˝e nie kon-Jednak˝e metoda ta, zwana talamo-wkracza na rynek

trolowane dr˝enie r´ki prawie ustaje. –

tomià, wywo∏uje niekiedy zaburzenia Dotychczas musia∏ nosiç koszule na na-czucia i mowy. Wprowadzenie w póê-

WUniversity of Kansas Medi- py ibuty na rzepy – mówi – teraz zapi- nych latach szeÊçdziesiàtych trzech nocal Center w Kansas City

na guziki i wià˝e sznurowad∏a.” Opa-wych leków zmniejszajàcych ruchy mi-neurochirurg pochylony nad

nowanie dr˝enia ràk Sherman zawdzi´-

mowolne i dr˝enia charakterystyczne wiert∏em drà˝y dwucentymetrowy

cza temu, ˝e przed 45 laty pewien chi-dla choroby Parkinsona wyelimino-otwór w sklepieniu czaszki Russella D.

rurg pope∏ni∏ b∏àd. Chcàc usunàç innà wa∏o leczenie chirurgiczne. Leki te Shermana. Pacjent ledwie to czuje. Przy-struktur´ mózgu u pewnej pacjentki, wi´kszoÊci pacjentów pomagajà do-tomny i uÊmiechni´ty 69-letni hydraulik przypadkowo odcià∏ dop∏yw krwi do raênie, ale oko∏o 5% chorych z dr˝e-z Carrington w Dakocie Pó∏nocnej wy-wzgórza. Po wybudzeniu dr˝enie ràk niem samoistnym i oko∏o 10% z choro-t´˝a g∏os, usi∏ujàc przekrzyczeç bà Parkinsona nie doznaje od-ha∏as, i wyjaÊnia, dlaczego po

powiedniej ulgi. W 1987 roku

raz piàty w ciàgu ostatnich dzie-Alim L. Benabid z Université

wićiu miesićy odby∏ t´ prawie

Joseph Fourier w Grenoble

1300-kilometrowà podró˝, aby

(Francja) wykona∏ inny zabieg

poddaç sióperacji polegajàcej

neurochirurgiczny. Zamiast

na wprowadzeniu cienkiego

zwi´kszyç napićie na elek-

przewodu elektrycznego do mó-

trodzie, ˝eby wypaliç ogniska

zgu. „Sam byÊ to zrozumia∏ –

we wzgórzu, pozostawi∏ jà w

mówi – gdybyÊ nie móg∏ ani pi-

mózgu wysy∏ajàcà 130 razy na

saç, ani napiç siź kubka.”

sekundímpulsy o niskim na-

Od m∏odych lat Sherman cier-

pićiu. Metoda implantacyjna

pia∏ z powodu dr˝enia samoist-

zmniejsza∏a dr˝enie tak jak

nego, dziedzicznej choroby zwy-

talamotomia, ale okaza∏a siŕodnieniowej, która odznacza si´

bezpieczniejsza.

regularnym i drobnofalistym

Uzyskane wyniki Benabid

dr˝eniem koƒczyn (zazwyczaj

przekaza∏ firmie Medtronic

górnych), g∏owy, ˝uchwy oraz

w Minneapolis. Jest ona g∏ów-

g∏osu. Schorzenie to obj´∏o oby-

nym producentem defibrylato-

dwie jego rće i by∏o nie do opa-

rów oraz rozruszników serca

nowania. Jednak jeszcze przed

i okaza∏a ˝ywe zainteresowa-

operacjà powita∏ mnie silnym

nie mo˝liwoÊcià ujarzmienia tej

uÊciskiem d∏oni. Dr˝enie prawej

niesfornej struktury mózgu.

r´ki ustàpi∏o po umieszczeniu

W 1993 roku rozpocz´∏a bada-

w lewej pó∏kuli mózgu elektro-

nia kliniczne o zasi´gu global-

dy po∏àczonej ze specjalnym roz-

nym, a w 1995 roku – sprzeda˝

rusznikiem bateryjnym pod skó-

tego urzàdzenia w Europie Za-

rà klatki piersiowej. DziÊ elek-

chodniej, Australii i Kanadzie.

troda zostanie zaimplantowana

ZA ZGODÑ MEDTRONIC

Dyrektor medyczny firmy

w prawej pó∏kuli w celu opano-

ELEKTRONICZNY WSZCZEP w mózgu zapobiega

Medtronic, Donald H. Hark-

wania dr˝enia r´ki lewej.

samoistnemu dr˝eniu koƒczyn.

ness, twierdzi, ˝e u 80% spo-

ÂWIAT NAUKI Lipiec 1997 19