SEMI和SIA展开纳米电子研究

尽管对纳米技术的准确定义仍存在争议,但随着两家最大的行业协会公开声明将着手从事“纳米”研究,电子工业终于迈出脚步接受这项技术。

国际半导体设备与材料(SEMI)协会宣布,它正在成立一个专门的小组,研究在纳米电子、微机电系统(MEMS)及其他新兴市场中出现的机会。较早前,半导体工业协会(SIA)的董事会正式批准了纳米电子研究项目(NRI)的计划。尽管具体的筹资事宜仍在商讨之中,但该项计划预计将从政府和半导体工业争取大量的资金,以支持未来十几年内在各大高校开展的研究,为CMOS逻辑器件不再按比例缩放时做好准备。

“纳米电子的进展虽然称不上突飞猛进,但它确实在向前进步,”SEMI的总裁Stanley Myers在2004年SEMI 纳米论坛上表示。他指出,该组织将开展广泛的市场研究,旨在帮助SEMI的设备和原材料供应商成员发现新兴市场中的机会。该项研究将与SIA及世界其他电子协会合作进行,并定于2005年第三季度完成。

“有些人认为纳米技术的发展会很缓慢,另一些人认为它将颠覆几乎所有的领域,”Myers说,“但是有足够多的人相信,像自组装电路这样的努力将催生一些我们今天无法预测的新方法和新思想。”

Applied Materials公司新业务、新产品部的高级副总裁Mark Pinto指出:“这是一项颠覆性技术,许多人抗拒它。”

SEMI临时负责这项新兴市场研究的执行副总裁Paul Davis预测,现在全球的几个主要经济区域(亚洲、欧洲和北美)每年都有近10亿美元的政府科研基金用于纳米技术研究。

SIA 和 SEMI的计划是另一个更广泛的努力的一部分,其目的是确保美国联邦政府用于纳米技术的基金不会全部流向生命科学及电子之外的其他领域。“我们要确保纳米电子技术得到国家卫生研究所和美国其他基金机构的同等重视,”Applied Materials的Pinto表示。Pinto在加入该公司之前,曾在贝尔实验室和杰尔系统公司主管研究项目。

Pinto表示,在工程、物理、化学专业的入学人数连续几年减少之后,纳米技术给大学的研究团体打了一剂强心针。Pinto在纳米技术论坛的一个主题演讲上说:“如果你今天去大学里看看,可以发现纳米技术在学术界和学生之间掀起了一场复苏运动。非常重要的是,我们把这个看成是电子工业增长的另一条途径。”

纳米电子器件预计在2005年将有商业展示。

不过,纳米技术的一个障碍是其准确的定义。很多人用这个词来描述所有的新兴电子技术,如磁随机存储器(MRAM)、IBM基于原子力显微镜技术的Millipede存储系统、以及基于新聚合物的“挤压和快闪(squish-and-flash)”压印式光刻技术。许多业内人士以工艺尺寸作为判断标准,定义尺寸小于100纳米的电路为纳米电子。

风险投资公司NGEN Partners LLC的首席技术官Dan Colbert指出,甚至还有一些人用这个词来指代那些从事新材料、新工艺和新设备研究的公司。

“作为一项产业,纳米技术没有任何意义,”Colbert在纳米技术论坛上面对400多位与会者说,“这个词除了用作宣传以外毫无价值,而这些宣传已经开始产生负面影响。”许多风险投资者会故意避开那些在名字前面加上“纳米”字样的公司。

Applied Materials的Pinto也指出,许多电子业的资深人士都讨厌夸大其词的广告,尽管也有人担心纳米电子没有在纳米技术市场中占据应有的份额。但是逐步地,这项新学科将渗透到更广阔的产业中去。

一些SEMI的成员公司已经从与生命科学相关的客户那里获得大部分收入。销售系列原子力显微镜的Veeco仪器公司就是其中之一。而其他公司,如开发原子级沉积设备的Genus公司等,正在汽车、国防及医疗器械等领域寻找机会。

杜邦公司的研发规划经理Krishna Doraiswamy指出,纳米技术是一个包罗万象的词语,它描述了一系列自创新技术,从原子层沉积到自组装的纳米层。

他还透露,杜邦的科学家们已经研究出了通过掺杂碳纳米管制造场效应管的方法。但随之而来的挑战非常严峻。“碳纳米管以加工难度高而著称,”Doraiswamy说。

因研究碳纳米管而获得1996年诺贝尔化学奖的Richard Smalley指出,碳纳米管在光电电池及传输电缆领域有很大的潜力。这两个领域的进展将有助于缓解全球对石油的依赖性。

莱斯大学的碳纳米技术实验室主管Smalley在纳米论坛的演讲中表示,实验室已经开发出具有极好导电性能的碳纳米管,能承受20纳安培的电流。他说,这听起来好像不是很大,但是你必须意识到这些管子的直径只有1纳米,并且它们的长度可以做到直径的一万倍。

捕捉所有这些期望正是SEMI和SIA计划的目标。英特尔公司外部项目技术组的经理Frank Robertson指出,SIA的NRI计划在初始阶段将研究哪些非CMOS器件具有最大的潜力。迄今为止,国际半导体技术发展蓝图(ITRS)的新兴器件研究小组已经对几种非传统的存储器件给予很高的评价,但逻辑器件方面还没有多少进展。

NRI的准备工作开始于几年前,当时SIA邀请半导体研究公司的器件科学总监Jim Hutchby主持一项对多种纳米电子器件的评估。该项研究包括6种类型的新型存储器件(如单电子存储器、分子级存储器等)和7种不同的逻辑器件(如自旋晶体管以及基于共振隧穿、量子效应和分子态的器件等)。

SRC成立了一个委员会专门研究这些候选器件的性能和能耗效率,并且评估它们与CMOS的兼容性。大部分研究成果都出版在2003版的ITRS上()。

“NRI计划的重要意义在于,半导体工业现在已经开始关注它在2020年之前需要的技术。”Robertson表示。

他还指出:“整合了纳米管和纳米线、并利用冲击传输效应的逻辑器件拥有巨大的潜力,但它们还有很长的路要走,而且我们必须现在就开始研究。”相比开发新型存储器件,正在出现的非CMOS形式的逻辑器件所面临的挑战要大的多。“虽然处于仿真之中的器件有很多,但物理形态的结果非常少,”Robertson说。

作者: 来大伟