ชิปคาร์บอนกำลังจะมาแทนที่ซิลิกอน?

Submitted by lew on Sat, 06/02/2010 - 01:11

in

• Computer
• IBM
• Material Science

ทุกวันนี้วัตถุดิบสำคัญในกระบวนการผลิตชิปคือซิลิกอนนับแต่มนุษยชาติมีทรานซิสเตอร์ใช้แทนหลอดสุญญากาศ ความจริงข้อนี้ก็ไม่เคยเปลียนไปจนวันนี้นักวิทยาศาสตร์จาก IBM ก็ประสบความสำเร็จในการสร้างทรานซิสเตอร์จาก Graphene ซึ่งเป็นรูปแบบการเรียงตัวของอะตอมคาร์บอนเป็นแผ่นชั้นเดียว

ทรานซิสเตอร์จาก Graphene ไม่ใช่เรื่องใหม่ ก่อนหน้านี้ทีมงานเดียวกันเคยสร้างทรานซิสเตอร์แบบนี้ได้ด้วยการแยกชั้น Graphene ออกมาจากถ่านกราไฟต์ได้สำเร็จมาแล้วทำให้ได้ทรานซิสเตอร์ที่ทำงานได้ด้วยความถี่ 26Ghz แต่เทคนิคใหม่เป็นการสร้าง Graphene ขึ้นบนแผ่น silicon-carbide โดยการให้ความร้อนแผ่นวัตถุดิบจนซิลิกอนละเหยไป เหลือไว้เพียงแผ่นคาร์บอนบางๆ เป็นวัตถุดิบในการสร้างทรานซิสเตอร์ที่ทำงานได้ถึง 100Ghz

การใช้งานจริงยังคงห่างออกไปอีกหลายปี และการใช้งานในช่วงแรกคงเป็นงานทางการทหารและงานเฉพาะอย่างเท่านั้น หลังจากนั้นจึงกลายมาเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ให้เราใช้งานกันจริงๆ

                นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมินเนสโซต้าแสดงวิธีการวัดความแข็งของซิลิกอนกลมขนาดนาโนที่อยู่เดี่ยวๆ ครั้งแรก และแสดงให้เห็นว่าซิลิกอนกลมขนาดนาโนมีความแข็งอยู่ระหว่างแซปไฟร์ (sapphire) และเพชรซึ่งเป็นวัสดุที่แข็งที่สุด โดยความแข็งมากกว่าซิลิกอนปกติถึง 4 เท่า ซึ่งซิลิกอนปกติส่วนใหญ่เป็นส่วนประกอบหลักของคอมพิวเตอร์ชิป แก้ว และทราย ก้อนกลมระดับนาโนแสดงให้เห็นว่าวัสดุอื่นในระดับนาโน รวมทั้งแซปไฟร์ อาจเป็นการปรับปรุงสมบัติทางกลได้เป็นอย่างมาก ศาสตราจารย์วิลเลี่ยม เกอร์เบอร์ริช ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ทางวิศวเคมีและวัสดุศาสตร์ กล่าวว่าผลการทดลองนี้ทำให้เราตื่นเต้นด้วยสาเหตุ 2 ประการคือ เราสามารถเห็นสมบัติใหม่ของมัน และจากจุดนั้นเราเริ่มออกแบบวัสดุแข็งแรงพิเศษ (Superhard materials) นอกจากนี้เรายังประสบความสำเร็จในการนำการทดลองไปสู่อนุภาคระดับนาโน และใช้คอมพิวเตอร์ในการจำลองระหว่างอะตอมต่ออะตอม โดยทดลองกับอนุภาคที่มีขนาดใกล้เคียงกัน วัสดุกลมขนาดนาโนนั้นอาจทำให้พบการใช้งานในองค์ประกอบของ micro-electromechanical system (MEMS) เพื่อผลิตเกียร์ขนาดเล็ก โดยรูปร่างสามารถกัดจากแผ่นซิลิกอน และเติมด้วยวัสดุอื่น เช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์หรือซิลิกอนไนไตรด์ขนาดนาโน รอบๆ ซิลิกอน