導語：未來的晶片需要變得更小，但半導體行業到目前為止還不知道如何做到這點。但可以自組裝成各種形狀的高聚物也許可以説明半導體行業製造出更小的電晶體。
對電腦晶片工程師來說，這是一個充滿挑戰的時代。一項被晶片產業寄予厚望，可用於未來幾代晶片的微型蝕刻技術還沒有準備好。
這項技術叫極紫外光刻法（EUV），已經落後計畫好幾年了。儘管這種方法可行，但強大到可以迅速蝕刻晶片以應對大規模生產的紫外光源卻沒有出現。2012年，英特爾為荷蘭製造設備供應商ASML投資40億美元，用來支持完善這項技術的努力。在ASML的研究基礎之上，領先的晶片製造商三星和TSMC各投入了3.75億美元，但目前還沒有跡象表明EUV技術準備就緒的時間。
一個對傳統光刻法截然不同的替代方案現在看起來越來越有可能。這個替代技術叫定向自組裝（Directed Self-Assembly），它使用名為嵌段共聚物（Block Copolymer）的化合物溶液把自己組裝成常規形狀。
嵌段共聚物由不同的單位（嵌段）組成，傾向於彼此分開，就像油和水一樣。當分開以後，這些化合物一般可以產生類似指紋的渦狀結果。
但是在用傳統光刻法制作的化學嚮導預置模式引導下，嵌段共聚物會產生線狀或其他常規的模式。重要的是，這些最終的模式可以比初始模式有更精細的細節。最終模式可以成為在矽晶圓上蝕刻的範本，而矽晶圓蝕刻是傳統光刻法的最後一步。
比利時的微電子研究中心IMEC的流程技術研發副總裁安·斯特更（An Steegen）在Semicon West半導體行業會議上表示，自組裝技術看起來可以作為極紫外光刻法的替代方法，延長現有光刻法的壽命。IMEC現在可以用自組裝技術設計出和英特爾最新的晶片相似的結構，尺度可小至14納米。斯特更說：“我們都在盼望著EUV被付諸使用，但我們有替代方法。”
2012年，IMEC在自己的工廠裡安裝了世界上的首個自組裝生產線。在那裡，科學家改進材料和設計，減少自組裝結構的誤差。斯特更估計，這項技術可以在2017年進入大規模生產階段。那時的電晶體可能會有7納米左右的結構。現有的電晶體中最小的結構是14納米。
紐約州立大學也在阿爾巴尼（Albany）的納米尺度工程中心（Center for Nanoscale Engineering）裡運營一條自組裝的生產線。納米工程副教授克里斯多夫·波斯特（Christopher Borst）在Semicon上報告說這條生產線現在可以可靠地產生重複的線條和鰭狀結構，可以精細到18納米。“我們製造了一些讓人印象深刻的結構，”波斯特說。“這種方法在材料和製造能力上已經沒問題了。”
然而，自組織製造方法仍然不能滿足大規模生產的需要。沒解決的問題包括如何保證自組織材料的純度從而減少材料缺陷。整個產業還要開發出工具，説明晶片設計者們設計出合適的指導模式，可以讓自組織材料變成正確的形狀。
本文來源於麻省理工學院 微信公眾號：mit-tr
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