►图为Advanced Materials封面
编者按：
1965年，Intel创始人戈登·摩尔提出了著名的摩尔定律：半导体芯片上可集成的元器件数目每12个月便会增加一倍。然而，受线路产生的热量、相应速率及密集线路间电磁滋扰的限定，实际芯片的性能却并不能推拿尔定律描述的那样快速地提升，科学界也一贯在努力占领制约芯片发展的诸多难题。
近期，中国科学院化学研究所宋延林研究员课题组受蚂蚁群体聪慧的启示，开拓出了种奥妙的方法，找到理解决困扰芯片发展极限的电磁滋扰难题的新路子。
撰文 | 武雪瑞（化学博士、中科幻彩首席运营官）
责编 | 吕浩然
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摩尔定律曾预言，半导体芯片上可集成的元器件的数目每12个月便会增加一倍。但是受线路产生的热量、相应速率及密集线路间电磁滋扰的限定，如今，芯片性能提高的速率却越来越缓慢，因此，发展新的集成电路的优化设计与制备技能势在必行。
在设计电路板时，设计者意图在生物中探求答案。正如人类大脑约有400亿皮层神经元，但不同神经间的有效连接竟不超过六个交叉节点。设计者们梦想布局出类似大脑的设计，但迄今为止，科学家已提出多种多样的串线优化观点，以提高集成电路的抗滋扰性能，但基于传统思路的技能制造流程却极为繁芜，且成品毛病较多。
近日，中科院化学所宋延林研究员课题组受蚂蚁、蜜蜂和萤火虫等群体聪慧的启示，即蚂蚁的巢穴并不是大略的直线连接，而是交叉排列，涉及到节点间最短连接问题，即SteinerTree排布。环绕着线路的优化设计，课题组提出了自组织构造思路。通过模拟蚂蚁以最低能量花费的办法运动，课题组布局了材料液滴的自发紧缩模型，使其在蒸发过程中的构造符合数学规律，实现节点间最短线路的连接，从而实现以自然简便的办法制造最优的微纳线路。
以此为根本，课题组使含有纳米颗粒的溶液自然形成热力学上最低表面能的状态，其对应的便是数学上所有节点间最短连接，从而实现了最优微纳线路的印刷制造。（图1）
该研究于2月17日以封面论文的形式揭橥在 Advanced Materials 杂志上（Adv.Mater.2017,29,1605223）。
►图1 最优微纳线路的印刷制造
不仅如此，宋延林研究员课题组还与中科院半导体所陈宏达研究员课题组互助，对所制备的线路进行了测试。由于其多交叉的连接布局，与传统平行线比较，新线路布局减少了65.9%的电磁滋扰。液滴在模板间自发紧缩成最低表面能状态，使终极印刷的最优微纳线路长度减少了8.9%，延时减少17.1%，能量延损减少24.5%，为高性能芯片的线路制造供应了全新的设计思路。（图2）
►图2 最优线路电学测试及优化性能
这种受生物群体聪慧启示，利用微米模版操控液滴自然成型使纳米材料自组装为微纳尺度最优线路的方法，是纳米绿色印刷技能在前辈制造领域的一大打破，对印刷制造高性能芯片线路的发展具有主要的意义。
感谢中科院化学所宋延林研究员、苏萌博士和钱鑫博士对本文写作的帮助。
制版编辑：李 赫 |
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