IBM věří, že měděné spoje vydrží až do konce technologie CMOS

IBM tak byla první firma, která začala využívat měď pro propojení prvků v čipech CMOS a až po ní následovaly firmy jako Intel a AMD. Díky mědi bylo možné snižovat spotřebu a navyšovat výkon tak, jak by to dříve standardní hliník neumožnil. Mluvilo se přitom o nahrazení mědi dalším materiálem, což měl být grafen, čili materiál vytvořený jen z jedné vrstvy atomů uhlíku, který má z hlediska elektrické vodivosti velice zajímavé vlastnosti. 

Společnost IBM se však nechala slyšet, že měď v čipech "umře" společně s technologií CMOS, čili že nic lepšího pro ni nikdo nevymyslí. Měď už přitom není ideální, ale s grafenem jsou takové problémy, které jeho nasazení mají spolehlivě zabránit. 

Pro EETimes se tak alespoň na IEEE Nanotechnology Symposium vyjádřil Dan Edelstein z IBM, který uvedl konkrétn to, že grafen je příliš složitý na výrobu, nezajistí stálé vlastnosti vodivosti, a tak nemůže posloužit jako náhrada za měď využívanou v moderních technologiích. Grafen je přitom sám o sobě velice dobrý vodič, ale pouze to samozřejmě nestačí. Je třeba jej ještě vyrobit dostatečně levně tak, aby se vešel do mantinelů tolerancí, které jsou v případě stále menších čipů rovněž velice malé. 

Edelstein navíc mluvil o tom, že mědi mohou k lepším výkonům posloužit další materiály, jako je kobalt, anebo jiný ušlechtilý kov jako nikl či ruthenium. Ty se dají využít jako podklad pro měděné obvody. 

vlastnosti měděných a hliníkových spojů v čipech - zpoždění komunikace vs. miniaturizace

Nicméně ani nasazení mědi, která umožnila značně pokročit v miniaturizaci čipů, nebylo bezproblémové. Dnes už je v čipech běžná, ale dříve bylo nutné přijít s nějakým materiálem, který by vytvořil potřebnou bariéru mezi měděnými ionty a křemíkem. Pro tyto účely se našel nitrid tantalu. IBM také muselo vyvinout zcela nové metody, jak propojit jednotlivé vrstvy tvořeného čipu, neboť ty využívané pro hliníkové spoje samozřejmě nefungovaly. 

Edelstein také vzpomíná, že nejdříve jim konkurenti říkali, že měď vydrží v čipech jen jednu generaci výrobního procesu, ale nakonec vydržela už 12 generací a stále pro ni není vhodná náhrada, a tedy asi ani nebude. 

Co z toho pro nás vyplývá? To, že se nenašla lepší náhrada pro měď, je jeden z hlavních důvodů toho, že se moc nezvýšily pracovní takty čipů, neboť společně s jejich zmenšováním se prodlužuje zpoždění při komunikaci po stále titěrnějších měděných cestách. A těchto měděných spojů je v moderních čipech několik kilometrů. Můžeme tak očekávat, že ani v budoucnu takty moc neporostou a určitě ne do výšin, kam je chtěl vyhnat Intel s pomocí architektury Netburst (cca 10 GHz). Výrobci tak nakonec nastoupili na cestu paralelizace, čili navyšování počtu jader. A co se týče již uvedené technologie mědi pokryté grafenem, ta zatím moc nepokročila, a to ani do stádie výroby prototypu. 

 

Zdroj: EETimes