
随着各种媒体如电影和书籍等大力宣传 (包括正面的和负面的),纳米技术已逐渐为公众所关注。到底纳米技术是什么?它将如何影响电子业呢?
US National Nanotechnology Initiative对纳米技术的定义是:“在原子和分子以及超分子层面工作,长度约在1至100nm范围内,以便开发因其微小结构而具有全新特性和功能的材料、器件以及系统。”
纳米技术以不同的形式大大影响全球电子业的竞争状况。2003年美国政府投入7.1亿美元支持纳米技术开发,占全球支出总额的30%,其余主要为日本和欧共体。人们普遍认为基于纳米形式的材料和结构存在着巨大商机,有些估计更指出在2010年至2015年期间,每年纳米市场的总值将平均达到1万亿美元,等同于现今全世界的汽车或电子工业市场价值。
目前,有很多方法可对种类繁多而令人困惑的纳米技术产品和商机进行分类,包括:
纳米材料 在尺寸为100nm和100nm以下时,粒子具有较大的表面体积比,因此具有较高的反应性和表面能量。许多粒子比该尺寸极限还小,它们可以与光进行反应,所以超精细的锌和钛氧化物可用于高SPF遮光剂。目前应用于电子工业的数个纳米材料应用包括:碳黑、超精细硅石和纳米水晶钛酸钡等。
纳米涂层 纳米涂层是通过蒸汽沉积或电镀而获得。应用实例包括半导体制造、聚对二甲苯保形涂层 (parylene conformal coating)、以及电容器中的金属化薄膜。事实上,昂贵材料的薄涂层可变得相当经济。
纳米结构 在精确控制条件下通过蒸汽、液体或固态传输方式制造或自组合的复杂结构包括:碳纳米管 (carbon nanotube) 和巴基球 (buckyball)、轮胎化合物中的纳米土 (nanoclay) 和用于催化的沸石 (zeolite)。碳纳米管具有高度方向性的热性能和电气性能,其在晶体管、导体和场效应发光方面的应用已得到证实。当碳纳米管塞满含有掺杂物的巴基球形成一种 “豆荚” (pea-pod) 结构时,它们便可用于开发量子计算结构。
那么,这种纳米技术将对电子工业产生怎样的实际影响呢?
半导体 由于半导体的特征尺寸已经从130nm降到90nm,然后再降到65nm,在器件级出现的现象相当让人惊异。例如,电流密度变得太大,以致需要解决电迁移效应问题,在电迁移中 “电子风” 推动铜原子在颗粒的一端堆积,引起失真并最终造成电路失效。半导体镀铜服务供货商能够提供有效的解决方案。在运算器件中使用纳米管和其它精密结构带来了各种可能性,这些可能性在现阶段甚至难以想象。
封装 普通的环氧铸模混合物 (Epoxy Molding Compound, EMC) 是填充物和环氧树脂的复杂混合,以适于铸模并防止邦定线卷曲,且不影响热性能或机械性能。新的填充物能够显著改良绝缘或热性能。
电路板与组装
与目前的玻璃增强结构相比,基于微光纤或小片的增强填充物结构有可能提供更好的热稳定性和电气性能。
如果有断裂韧性很好的导电粘合剂该多好!新的填充物技术有可能实现这个目标,因为更大的表面能量可使聚合物和填充物之间形成更好的粘合。
组件和模块 MEMS型结构可以提供经济的传感和传动功能,如果生产量足够大,可使成本达到最少。使用纳米管制造的14英寸显示器经过验证,比普通显示器具有更好的亮度和耐用性,而且其成本也合理。
阻碍所有这些应用商业化的不利因素当然就是成本。许多纳米材料采用昂贵的中间物质制造、或者良率很低。由于在1微米以下大多数研磨技术存在效率和玷染问题,所以大多数纳米材料都使用高纯度化学中间物质制造,导致价格未能降低。如果新器件和新材料的成本合理,并且开创了新的需求,那么它们将会取得成功。
纳米技术是真的吗?是。现在有产品吗?有。今后5年新产品将使电子业发生变革吗?不会。在这段时间纳米技术会稳步发展吗?会。我们能准确预测今后会发生什么吗?还不能!
来源:半导体国际 作者: 时间:2004/7/3 0:00:00