NEMS或?qū)⒁l(fā)半導(dǎo)體組件微型化的下一場革命

據(jù)新興芯片技術(shù)領(lǐng)域的專家表示，納米機(jī)電系統(tǒng)(nanoelectromechanical systems，簡稱NMES)雖然目前還默默無聞， 但在未來可能成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界的要角。

Sematech制造聯(lián)盟新興技術(shù)副總裁Raj Jammy指出，其中的一個(gè)理由是，成熟的MEMS技術(shù)已經(jīng)為各種不同的傳感器，在iPhone等新潮電子產(chǎn)品中的應(yīng)用開拓了龐大新市場，不過MEMS是針對特殊應(yīng)用的組件：“NEMS則能提供整套的潛在應(yīng)用方案?！?

NEMS 被形容為MEMS與納米技術(shù)的結(jié)晶；在美國國防部高等研究計(jì)劃署(Drapa)掌管NEMS研究的Dennis Polla表示：“如果某系統(tǒng)有一個(gè)關(guān)鍵機(jī)械零件或架構(gòu)的尺寸小于1微米(micrometer)，并且能整合其它不同的零件，那就是NENS?！彼赋觯搯挝徽J(rèn)為NEMS技術(shù)就是“下一場微型化革命”。

Darpa 正在研究將NEMS技術(shù)與傳感器、致動(dòng)器(actuators)、電子組件與光學(xué)組件、甚至微流體組件整合的方法。而Sematech的Jammy則表示，從制造部門的角度來看：“沒有人是真正在研究NEMS領(lǐng)域，也就是我們該如何將NEMS整合進(jìn)CMOS制程？”

在日前 (12月7~9日)于美國舉行的2009年國際電子組件會(huì)議(IEDM)上，至少有9個(gè)研究單位發(fā)表了有關(guān)NEMS技術(shù)的論文，題目包括NEMS CMOS內(nèi)存等應(yīng)用；事實(shí)上，IEEE自2006年起就贊助NEMS技術(shù)會(huì)議，其第五屆年會(huì)預(yù)計(jì)明年1月20~23日在中國廈門舉行。

Jammy的觀點(diǎn)是，現(xiàn)在時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，可開始研究進(jìn)行采用現(xiàn)有CMOS制程技術(shù)生產(chǎn)新式NEMS組件的方法：“要真正掌握該種組件的潛能，得用CMOS制程而非一般 MEMS制程來生產(chǎn)，好讓NEMS組件是與CMOS兼容的?！?

NEMS組件與其它許多新興IC技術(shù)一樣訴求低功耗特性，不過NEMS組件還有其它優(yōu)勢，包括高速度(gigahertz)、低漏電、與現(xiàn)有CMOS制造設(shè)備兼容，以及可進(jìn)軍傳統(tǒng)芯片無法運(yùn)作之嚴(yán)苛環(huán)境，開創(chuàng)一系列特殊應(yīng)用。

這意味著NEMS的角色將不只是做為iPhone內(nèi)的觸控傳感器；Jammy舉例說明，相關(guān)的嚴(yán)苛環(huán)境應(yīng)用包括汽車、工業(yè)領(lǐng)域的儲(chǔ)存設(shè)備，或是RF與生物醫(yī)療應(yīng)用等等。Darpa也在研究NEMS組件的軍事應(yīng)用。

在組件層級(jí)，Sematech正與加州柏克萊大學(xué)、史丹佛大學(xué)等單位的研究人員合作，開發(fā)采用NEMS技術(shù)的內(nèi)存組件，以及號(hào)稱“零泄漏”的NEMS開關(guān)(switch)，或是與CMOS技術(shù)整合的混合式開關(guān)組件。

在IEDM上所發(fā)表的NEMS研究，則包括整合NEMS與CMOS技術(shù)所制造、稱為“鰭式正反器致動(dòng)通道晶體管(fin flip-flop actuated channel transistor)的組件，以及采用納米級(jí)石墨烯(graphene)材料所制造的低耗電NEMS開關(guān)組件。