Nessun limite ai circuiti integrati in silicio
La tecnologia di elaborazione dei microchip viene aggiornata a ritmi sempre più sostenuti in questa nostra epoca di eccellenza per quanto riguarda i chip in silicio. Mentre si è intenti a togliere dalla confezione il proprio nuovissimo computer portatile o la fotocamera digitale, la tecnologia di cui questi oggetti sono dotati è già obsoleta. Ma adesso una soluzione al problema è a portata di mano. Un'équipe di ricercatori, impegnata in un progetto chiamato PICMOS che usufruisce di 2,5 Mio EUR di finanziamenti dell'Unione europea, ha sviluppato nuove tecnologie al fine di produrre e combinare microlaser semiconduttori con guide d'onda di silicio per nuove connessioni ottiche efficienti e ad alta prestazione. Di solito, sottili cavi in rame collegano aree diverse di circuiti integrati, che sono tuttavia di utilizzo limitato e limiteranno presto anche le velocità di elaborazione dei microchip. Dalla nascita della tecnologia dei microchip, la loro miniaturizzazione è progredita con ritmo incessante, raddoppiando in media ogni due anni il numero di transistor che possono essere inseriti in un circuito integrato. I microchip definiti su wafer di silicio si stanno ora avvicinando ai loro limiti, in quanto le proprietà fisiche dei circuiti integrati in silicio su nanoscala iniziano a interferire con le loro prestazioni. La velocità del trasferimento dei dati nei circuiti integrati sta diminuendo poiché attualmente i dati vengono trasmessi come elettroni attraverso cavi in rame noti come interconnessioni in rame. «Le interconnessioni di cavi in rame pongono seri limiti alle prestazioni dei circuiti integrati in silicio», ha dichiarato ai Risultati TIC Dries Van Thourhout del gruppo di ricerca fotonica dell'Università di Gand nonché membro di IMEC, centro belga di ricerca in micro- e nanoelettronica. «Non è semplice trasmettere dati attraverso queste interconnessioni in modo sufficientemente veloce ed efficiente dal punto di vista energetico. È un problema di larghezza di banda e il rame non sarà in grado di sostenere la potenza di elaborazione dei futuri microchip.» Impiegare connessioni ottiche sarebbe di gran lunga più conveniente rispetto a quelle in rame, in quanto le prime utilizzano la luce anziché gli elettroni per trasmettere i dati. Hanno inoltre la capacità di essere molto più efficienti nella trasmissione di dati, impiegando tuttavia la stessa quantità di energia, se non inferiore. Invece di viaggiare su cavi in rame, le informazioni viaggiano lungo guide d'onda in silicio e non in vetro. «Molte ricerche hanno dimostrato che si possono inserire guide d'onda per fotoni nel silicio», riporta come esempio il dottor Van Thourhout. «Questo è molto positivo perché vengono impiegati gli stessi materiali e le medesime tecnologie di fabbricazione dei circuiti integrati. Esiste però un grande svantaggio: è estremamente difficile ricavare la luce dal silicio.» Una parte della ricerca del progetto è impegnata nello sviluppo di laser di indio e fosfato di un diametro di soli 7 ?m, di dimensioni sufficientemente ridotte da poterne integrare diverse migliaia in un chip di silicio di 2 cm x 2 cm. Quest'ultimo può essere utilizzato in molti modi, per esempio in sensori ottici in miniatura come i rilevatori termici, o per costruire biosensori ottici poco costosi ma efficienti. Attualmente il costo di produzione dei laser è troppo elevato per la produzione di massa, nonostante gli incoraggianti risultati della ricerca. Un altro progetto finanziato dall'Unione europea, chiamato WADIMOS, porterà avanti la ricerca di PICMOS.