Sistema nanoelectromecànic

Un tret de matriu (després de la metal·lització/eliminació de la interconnexió IC) de la matriu digital del SiTime SiT8008, un oscil·lador programable que aconsegueix una precisió de quars amb alta fiabilitat i baixa sensibilitat g. Els transistors a nanoescala i els components mecànics a nanoescala (en una matriu independent) estan integrats al mateix paquet de xip.[1]

Els sistemes nanoelectromecànics (NEMS) són una classe de dispositius que integren funcionalitats elèctriques i mecàniques a escala nanomètrica. Els NEMS formen el següent pas de miniaturització lògic dels anomenats sistemes microelectromecànics o dispositius MEMS. Normalment, els NEMS integren nanoelectrònica semblant a transistors amb actuadors mecànics, bombes o motors i, per tant, poden formar sensors físics, biològics i químics. El nom deriva de les dimensions típiques del dispositiu en el rang dels nanòmetres, que condueixen a una massa baixa, freqüències de ressonància mecànica elevades, efectes mecànics quàntics potencialment grans com el moviment del punt zero i una alta relació superfície-volum útil per als mecanismes de detecció basats en la superfície.[2] Les aplicacions inclouen acceleròmetres i sensors per detectar substàncies químiques a l'aire.

Tal com va assenyalar Richard Feynman a la seva famosa xerrada de 1959, "There's Plenty of Room at the Bottom", hi ha moltes aplicacions potencials de màquines de mides cada cop més petites; en construir i controlar dispositius a escala més petita, tots els beneficis de la tecnologia. Els beneficis esperats inclouen majors eficiència i mida reduïda, reducció del consum d'energia i menors costos de producció en sistemes electromecànics.[3]

El 1960, Mohamed M. Atalla i Dawon Kahng a Bell Labs van fabricar el primer MOSFET amb un gruix d'òxid de porta de 100 nm.[4] El 1962, Atalla i Kahng van fabricar un transistor d'unió de nanocapa - metall base-semiconductor (unió M-S) que utilitzava pel·lícules primes d'or (Au) amb un gruix de 10 nm.[5] El 1987, Bijan Davari va dirigir un equip d'investigació d'IBM que va demostrar el primer MOSFET amb un 10 nm de gruix d'òxid.[6] Els MOSFET de múltiples portes van permetre l'escala per sota de la longitud del canal de 20 nm, començant pel FinFET.[7] El FinFET prové de la investigació de Digh Hisamoto al Laboratori Central d'Investigació d'Hitachi el 1989.[8][9][10][11] A la UC Berkeley, un grup liderat per Hisamoto i Chenming Hu de TSMC van fabricar dispositius FinFET fins a 17 nm de longitud del canal el 1998.[7]

L'any 2000, investigadors d'IBM van demostrar el primer dispositiu NEMS d'integració a gran escala (VLSI).[12] La seva premissa era una sèrie de puntes AFM que poden escalfar/sentir un substrat deformable per funcionar com a dispositiu de memòria. Stefan de Haan ha descrit més dispositius.[13] El 2007, l'International Technical Roadmap for Semiconductors (ITRS) [14] conté memòria NEMS com a nova entrada per a la secció Emerging Research Devices.

Referències

[modifica]
  1. ↑ «SiTime SiT8008 - MEMS oscillator : Weekend die-shot : ZeptoBars» (en anglès).
  2. ↑ Hughes, James E. Jr.. Introduction to Nanoscale Science and Technology (Nanostructure Science and Technology) (en anglès). Berlin: Springer, 2004. ISBN 978-1-4020-7720-3. 
  3. ↑ Hughes, James E. Jr.. Introduction to Nanoscale Science and Technology (Nanostructure Science and Technology) (en anglès). Berlin: Springer, 2004. ISBN 978-1-4020-7720-3. 
  4. ↑ Sze, Simon M. Semiconductor Devices: Physics and Technology (en anglès). 2a edició. Wiley, 2002, p. 4. ISBN 0-471-33372-7. 
  5. ↑ Pasa, André Avelino. «Chapter 13: Metal Nanolayer-Base Transistor». A: Handbook of Nanophysics: Nanoelectronics and Nanophotonics (en anglès). CRC Press, 2010, p. 13-1, 13-4. ISBN 9781420075519. 
  6. ↑ Davari, Bijan; Ting, Chung-Yu; Ahn, Kie Y.; Basavaiah, S.; Hu, Chao-Kun 1987 Symposium on VLSI Technology. Digest of Technical Papers, 1987, pàg. 61–62.
  7. ↑ 7,0 7,1 Tsu‐Jae King, Liu. «FinFET: History, Fundamentals and Future» (en anglès). University of California, Berkeley. Symposium on VLSI Technology Short Course, 11-06-2012. [Consulta: 9 juliol 2019].
  8. ↑ Colinge, J.P.. FinFETs and Other Multi-Gate Transistors (en anglès). Springer Science & Business Media, 2008, p. 11. ISBN 9780387717517. 
  9. ↑ Hisamoto, D.; Kaga, T.; Kawamoto, Y.; Takeda, E. International Technical Digest on Electron Devices Meeting, 12-1989, pàg. 833–836. DOI: 10.1109/IEDM.1989.74182.
  10. ↑ «IEEE Andrew S. Grove Award Recipients» (en anglès). IEEE Andrew S. Grove Award. Institute of Electrical and Electronics Engineers. [Consulta: 4 juliol 2019].
  11. ↑ «The Breakthrough Advantage for FPGAs with Tri-Gate Technology» (en anglès). Intel. [Consulta: 4 juliol 2019].
  12. ↑ Despont, M; Brugger, J.; Drechsler, U.; Dürig, U.; Häberle, W. Sensors and Actuators A: Physical, 80, 2, 2000, pàg. 100–107. DOI: 10.1016/S0924-4247(99)00254-X.
  13. ↑ de Haan, S. Nanotechnology Perceptions, 2, 3, 2006, pàg. 267–275. DOI: 10.4024/N14HA06.ntp.02.03. ISSN: 1660-6795 [Consulta: free].
  14. ↑ ITRS Home Arxivat 2015-12-28 a Wayback Machine.. Itrs.net. Retrieved on 2012-11-24.