Samsung ontwikkelt 2d-materiaal voor isolatie dram- en nand-interconnects

Samsung meldt tweedimensionaal amorf boornitride ontwikkeld te hebben met eigenschappen die het materiaal geschikt maken als isolator voor chipinterconnects. Een laagje van het materiaal zou elektrische verstoring van interconnects goed kunnen tegengaan.

Samsung heeft bij zijn onderzoek de goede isolatie-eigenschappen van tweedimensionaal amorf boornitride aangetoond en ook gedemonstreerd dat het materiaal op waferschaal, bij een relatief lage temperatuur van 400 graden Celsius te kweken is. Het bedrijf denkt dat het materiaal daarom op grote schaal zal worden toegepast voor dram en nand, hoewel het bedrijf erkent dat er nog uitdagingen zijn voor de toepassing in de halfgeleiderproductieprocessen.

Het onderzoek is van belang voor de verdere verkleining van chipstructuren en dan vooral voor een verdere afname van de omvang van de interconnects. Dit zijn de metalen lijntjes die de verschillende onderdelen op een chipoppervlak verbinden. Voor een efficiënte overdracht van het signaal moeten de interconnects tegen elektrische verstoring van buitenaf worden afgeschermd.

De IEEE International Roadmap for Devices and Systems voor de halfgeleiderindustrie stelt dat tegen 2028 materiaal met een diëlektrische waarde van minder dan 2 is vereist. Alleen daarmee blijven de interconnects in de pas lopen met de miniaturisering van de elektronica. Samsung meldt dat zijn amorf boornitride een diëlektrische waarde van 1,78 heeft.

Samsung meldt amorf boornitride met een dikte van 3 nanometer te maken op basis van 'wit grafeen'. Ook wit grafeen is een tweedimensionaal materiaal van boor- en stikstofatomen, maar bij dit materiaal zijn die gerangschikt in een hexagonale oftewel honingraatstructuur. Samsungs 2d-materiaal is amorf oftewel zonder een kristallijne structuur.

Samsungs Advanced Institute of Technology publiceert zijn onderzoek in het wetenschappelijke tijdschrift Nature onder de titel Ultralow-dielectric-constant amorphous boron nitride.

Reacties (13)

[Verbruggen]

Echt een 2D materiaal is het niet; een 3nm dikke laag komt niet in de buurt van een enkele laag atomen, amorf of niet.

Edit: dit had als reactie op FooLsKi, oeps

[Reactie gewijzigd door Verbruggen op 22 juli 2024 17:25]

[Jeffrey_KL]

een echt 2D materiaal bestaat ook niet. Het zal altijd een diepte, hoogte en breedte hebben.

[Verbruggen]

Zeker waar. Als we het in de jargon over een 2D materiaal hebben, gaat het over een enkel atoom dikke kristallijne laag. Met als waarschijnlijk het meest bekende voorbeeld grafeen. Het is discutabel of een amorfe laag hier überhaupt onder valt, maar met 3 nm dik zit je sowieso al op meerdere atomen dik.

[FooLsKi]

Het is misschien een beetje muggenziften maar dit is toch nog steeds 3D-materiaal? Extreem dun 3D-materiaal, dat wel, maar nog steeds 3nm 'hoog' en voorzien van lengte en breedte (oppervlak waarop het wordt toegepast).
Wel een mooie ontwikkeling voor het nog verder miniaturiseren van chips.

[sympa]

Misschien wordt het 2D genoemd omdat het materiaal zich in het vlak anders gedraagt dan haaks op het vlak?
Zoiets als mica, maar dan op atomaire schaal.

[FooLsKi]

Maar dan heeft het toch nog steeds de dikte van het atoom en dus lengte, breedte en hoogte? Of 'telt' een enkele atoomlaag niet als hoogte? Het is voor mij, als bewoner van een driedimensionale realiteit, lastig voor te stellen dat iets geen hoogte heeft maar wel lengte en breedte en tegelijkertijd een isolerende laag kan zijn, waarbij 'laag' imo al impliceert dat er hoogte is.

[Fly666]

Als men van een 2d matriaal spreekt, gaat het over een matriaal waar alle atomen zich in hetzelfde vlak bevinden. Hierbij heeft men dus een laag van 1 atoom dik.

[Verwijderd]

Een betere term om dit soort materialen te omschrijven is "single layer materials". Dat beschrijft wat het echt zijn en voorkomt verwarring met het wiskundige concept van 2 dimensionale objecten. Ook deze materialen hebben nl. wel degelijk dikte (1 atoom) en dat is in de orde van grootte van enkele tienden van een nanometer (afhankelijk van welke atomen er allemaal in voorkomen).

[WillySis]

Men noemt een plaat triplex ook 2D, zelfs als je er een aantal zaagsneden in hebt gemaakt. Aan de randen zie je wel dat het eigenlijk 3D is, maar van boven is het een soort binair aan- of afwezigheid van materiaal.
Echt 3D wordt het pas als je vlak tot op verschillende dieptes gaat bewerken.

[Nieloz]

Ongelooflijk dat we materiaal op atoomschaal kunnen manipuleren.

Ik ben wel benieuwd hoe dit dan weer toegepast gaat worden, maar daar heb ik gewoonweg niet genoeg kennis voor

[ZenTex]

Dat staat nota bene in het artikel

Het onderzoek is van belang voor de verdere verkleining van chipstructuren en dan vooral voor een verdere afname van de omvang van de interconnects. Dit zijn de metalen lijntjes die de verschillende onderdelen op een chipoppervlak verbinden.

Denk aan de gesoldeerd lijntjes in Electronica maar dan binnen een chip op zeer kleine schaal.

[Verbruggen]

En dan specifiek de diëlektrische (isolerende) lagen rond deze interconnects

[1CC]

Al jaren .....
https://www.youtube.com/watch?v=xA4QWwaweWA