Da lungo tempo IBM sta lavorando alla possibilità di realizzare transistor impiegando nanotubi di carbonio: lo scopo è quello di poter superare i limiti fisici oggi imposti dal silicio, per spingere ancor più avanti la ricerca della miniaturizzazione.
I più piccoli transistor in silicio che è possibile realizzare oggi hanno raggiunto i limiti atomici: un canale da 4 nanometri avrebbe dimensioni di circa 20 atomi.
Per fare ciò, un gruppo di ricercatori di IBM sta sviluppando un nuovo tipo di transistor basato su nanotubi dal diametro di 1,4 nanometri, che permetterebbe di andare oltre le barriere oggi imposte dal silicio.
Il team, coordinati da Wilfried Haesch, si sta muovendo su una strada che prevede l'impiego di più nanotubi per il canale transistor, invece di un singolo nanotubo. Nelle simulazioni effettuate, sono stati allineati parallelamente sei nanotubi di carbonio dal diametro di 1,4 nanometri ciascuno e dalla lunghezza di 30 nanometri, distanziati tra loro di 8 nanometri. Le estremità dei nanotubi sono integrati nella source e nel drain, lasciando quindi un canale di 10 nanometri sospeso sull'elettrodo del gate, posto alla base della struttura.
Il problema principale nella gestione di questo tipo di strutture sta nel preciso posizionamento di elementi di dimensioni così ridotte, indispensabile per poter ottenere un transistor senza difetti e problemi di funzionamento.
Il comparto R&D sta, a tal fine, mettendo a punto un processo basato sull'impiego di appositi marcatori chimici che fungano da "adesivi" che, opportunamente collocati sul substrato opportuno, permetterebbero di depositare, collocare e orientare con la giusta precisione i nanotubi di carbonio.
Haesch ha commentato a tal proposito:
Il principale ostacolo ad una tecnologia Carbon Nanotube Transistor a larga scala di integrazione è il controllo del posizionamento ed il grado di purezza dei nanotubi di carbonio. Per poter affrontare entrambe le sfide in IBM abbiamo scelto di depositare una popolazione di nanotubi di carbonio altamente purificati su zone di un wafer predeterminate con marcatori chimici.
Big Blue (IBM) ha identificato nel 2020 l'anno in cui sarà possibile realizzare concretamente i primi chip con tecnologia CNT. International Business Machines Corporation ha già realizzato alcuni esemplari di circuiti integrati contenenti 10 mila CNT (Carbon nanotube field-effect transistor), con alcune simulazioni che indicano prestazioni cinque volte superiori rispetto al silicio (Si).
L'obiettivo è ovviamente la realizzazione di un chip perfettamente funzionante, per ora esistente solamente nel contesto di un simulatore, nel quale sono stati inseriti e ottimizzati tutti i parametri necessari per simulare (e costruire in futuro quale banco di prova) un chip IBM Power7.
I ricercatori sono però ben consci del fatto che tale data (2020) corrisponda anche alla deadline del progetto, infatti, i vari ostacoli che si frappongono fra la simulazione e la realizzazione effettiva dovranno essere risolti e superati ampiamente per poter mantenere il progetto vivo anche dopo tale data. Nello stesso arco temporale, infatti, altri filoni della ricerca tecnologica, oggi meno sviluppati (come la spintronica, per esempio), potrebbero risultare più interessanti e percorribili rispetto ai CNT.
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