Chip bán dẫn trong tương lai sẽ được làm từ Gỗ

Theo số liệu thống kê từ cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ, trong năm 2010 có tới 152 thiết bị di động thuộc diện quản lý sắp hết hạn sử dụng và bị thải loại. Đáng chú ý là phần nhiều trong số thiết bị đó vẫn hoạt động tốt và hầu như không được tái chế mà sẽ trở thành rác thải điện tử.

Trước tình hình đó, Zhenqiang Ma - giáo sư kỹ thuật điện và máy tính tại Đại học Wisconsin đã quyết định nghiên cứu chế tạo chip máy tính từ gỗ có khả năng tự phân hủy. Ông lo ngại rằng nếu tình hình này tiếp tục diễn ra, đến năm 2017, nhân loại sẽ thải ra 65,4 triệu tấn rác điện tử mỗi năm - một con số khổng lồ.

Đến năm 2017, nhân loại sẽ thải ra 65,4 triệu tấn rác điện tử mỗi năm - một con số khổng lồ

Các chip bán dẫn có vai trò tối quan trọng trong tất cả các sản phẩm khi chúng thực hiện nhiệm vụ xử lý tín hiệu và bộ nhớ. Silicon là chất liệu truyền thống cho các thiết bị này -  tên gọi Thung lũng Silicon (Silicon Valley) cũng bắt nguồn từ đây. Với sự phát triển của công nghệ, loại chip từ vật liệu bán dẫn Gallium Arsenide (GA) đã được sản xuất và sử dụng rộng rãi trên các thiết bị di động. Gallium Arsenide cũng sở hữu tính chất bán dẫn tương tự như silicon nhưng có tốc độ nhanh hơn hẳn.

Việc sản xuất các loại chip bán dẫn tiêu thụ rât nhiều năng lượng và độc hại

Tuy nhiên, tiến sĩ Zhenqiang Ma khẳng định rằng cả hai loại chip bán dẫn trên đều làm gia tăng các vấn đề ảnh hưởng đến môi trường: Sản xuất silicon tiêu thụ rất nhiều năng lượng, còn chip bán dẫn GA chứa nhiều độc tố và khó tái chế, tái sử dụng. Ông đã làm việc với đại học Wisconsin và bộ Nông Nghiệp Mỹ để phát triển một loại vật liệu thân thiện hơn với môi trường trên các con chip - nguyên liệu đấy chính là Gỗ.

Tương lai chip bán dẫn sẽ được làm từ giấy CNF

Để làm được điều này, các nhà nghiên cứu đã tìm ra điểm mấu chốt: Bộ phận chức năng chính của một con chip thường chỉ là một lớp bề mặt mỏng. 99% còn lại chỉ là giàn khung nâng đỡ với một số đặc tính đặc biệt. Tiến sĩ Zhenqiang Ma tìm ra một cách để chế tạo phần khung này từ giấy cellulose nanofibril (CNF) được làm hoàn toàn từ gỗ. Sản phẩm công nghệ nano được kiểm soát trên một quy mô rất nhỏ.

Theo kết quả nghiên cứu và chế tạo, chip bán dẫn làm từ giấy CNF sở hữu độ bền, tính dẫn nhiệt và các đặc tính điện cần thiết cho chất nền và lớp nâng đỡ (wafer) của mỗi con chip. Để chống lại sự hút ẩm và giãn nở theo nhiệt độ của gỗ, các nhà khoa học đã phủ lên phần khung nâng đỡ này một lớp màng epoxy. Bên cạnh đó, giấy CNF có đặc tính trong suốt có thể hiển thị thông tin và hình ảnh bo mạch của chip bên trong. Quá trình thử nghiệm trong phòng lab cho thấy rằng những con chip CNF hoạt động tốt như chip thông thường.

Giấy CNF có đặc tính trong suốt có thể hiển thị thông tin và hình ảnh bo mạch của chip bên trong

Về khả năng phân hủy, tái chế, những con chip NFC hầu hết có khả năng phân hủy sinh học một cách nhanh chóng khi bị các loại nấm thông thường tấn công. Theo tiến sĩ Ma, vật liệu bán dẫn Gallium Arsenide vẫn được sử dụng trên con chip NFC nhưng với thành phần ít hơn từ 3.000 đến 5.000 lần so với chip thông thường, tiết kiệm chi phí và an toàn hơn với môi trường.

Cuối cùng, loại chip mới từ CNF còn có khả năng uốn dẻo, rất phù hợp để trang bị các loại thiết bị có thể uống cong trong tương lai.

Tham khảo: wsj

>> Nantero nhận đầu tư gần 800 tỷ đồng để sản xuất chip nhớ NRAM cấu trúc ống nano carbon siêu nhanh