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Titolo: Diffusione solida: e' una minaccia per le nostre CPU?

Salve, ho sentito parlare in un documentario
di geologia della diffusione solida:
in pratica di un fenomeno per cui due solidi
si "sciolgono" l'uno nell'altro (il documentario
mostrava gli strati adiacenti di una roccia
sedimentaria, databile appunto dal grado di
"soluzione" di uno strato nell'altro).
Ora mi chiedo: le nostre CPU funzionano
grazie a strati diversi di silicio drogato:
d'accordo che il fenomeno e' lentissimo,
ma una giunzione p-n e' larga 0.25 micron
o anche meno, e in piu' bisogna considerare
anche l'effetto del campo elettrostatico nella
giunzione, che favorisce il fenomeno (sono
un ingegnere elettronico e ne so qualcosa :-)
nonche' della temperatura di funzionamento.
Vorrei sapere se qualcuno ha idea del tempo
necessario al fenomeno di diffusione solida per
deteriorare una giunzione o uno strato isolante...
quanto dureranno le nostre CPU??

 grazie a strati diversi di silicio drogato:
Scusa ma uno dei due tipi di correnti che scorrono in un semiconduttore
è detto "di diffusione".
Non è che si tratta proprio del fenomeno da te indicato?
In tale non solo non sarebbe dannoso ma sarebbe indispensabile per il
funzionamente delle CPU.
Oppure il fenomeno da te citato è completamente diverso?
Ciao.

Nella produzione di semiconduttori (circuiti integrati)
la diffusione e' uno dei fenomeni piu' utilizzati per creare
le giunzioni pnp o npn (semlifico molto).
Un generale si opera con gas contenenti il drogante voluto
(arsina per As e fosfina per P) ma ad alte temperature.
A temperature ambiente la diffusione solida e' praticamente
inesistente.
Piu' temibile per la durata dei circuiti integrati (specialmente
di potenza) e' il fenomeno dell'elettromigrazione.
Ciao,
B. Stucchi
-- 
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 quanto dureranno le nostre CPU??
Non ho idea del tempo. Comunque e' sicuramente minore del
tempo che impiegano le nuove tecnologie ad obsoletare il tuo
chip (una media di 6 mesi). Quindi non mi starei troppo a
preoccupare e penserei a concentrarmi su problemi un po'
piu' seri.
Andrea Francinelli
a.fran...@libero.it

 quanto dureranno le nostre CPU??
Pare sperimentalmente piu' che
accertato che esse durino molto
piu' a lungo dell'obsolescenza
delle macchine in cui sono inserite
Chip vecchi di vent'anni funzionano ancora
perfettamente.
Certo la tecnologia di oggi, molto piu'
miniaturizzata, puo' far sorgere qualche
dubbio in proposito, ma credo che
non resti che aspettare.
Saluti
Mino Saccone

 quanto dureranno le nostre CPU??
Senz'altro molto di piu' del tempo necessario a renderle obsolete, ho
ancora un 8086 che funziona :)
Ciao.
-- 
 Daniele
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 Daniele Orlandi - Utility Line Italia - 
http://www.orlandi.com
 Via Mezzera 29/A - 20030 - Seveso (MI) - Italy
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 chip (una media di 6 mesi).
Si puo' dare una stima di ordine di grandezza a partire dal
valore dei coefficienti di diffusione D dei droganti (o del Si
stesso), noti ad alte temperature, ed estrapolandoli alle
temperature di funzionamento, che sono un po' piu' alte della
temperatura ambiente.
In queste condisioni io ottengo D non superiore a 10^(-40) cm^2/s
per un tipico drogante (fosforo 
p.es
.) in silicio. Applicando poi
la relazione di Einstein D = <x^2>/6t con t = 10 anni = 3 10^8 s
si trova uno spostamento quadratico medio di circa 10^(-16) cm =
10^(-12) micron. Decisamente troppo piccolo per preoccupare! Per
arrivare a diffusioni sufficientemente grandi da guastare un
dispositivo bisogna salire almeno a temperature dell'ordine di
600 C.
Credo che un motivo molto piu' importante nel degrado dei
dispositivi microelettronici sia nel danno da impatto degli
elettroni "caldi", ma su questo non so dire molto.
-- 
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address
Enrico Smargiassi
http://www-dft.ts.infn.it/~esmargia

piu' seri.
Il problema e' serissimo e la domanda molto interessante.
Io avrei preferito una risposta quantitativa invece di una simile
mortificazione.

Oppure il fenomeno da te citato è completamente diverso?
E' completamente diverso

 mortificazione.
La risposta quantitativa non la ho data solo perche' non avevo
sottomano i coefficenti di diffusione delle varie specie, comunque
ti e' stata data una ottima stima. Se ti sei sentito mortificato, ti
porgo le mie piu' sentite scuse: non era assolutamente mia intenzione.
Volevo solo evidenziare che esistono problemi molto piu' seri,
senza mortificare nessuno.
Comunque, visto che sono stati tirati in ballo gli "hot carriers",
questo e' in effetti un problema, soprattutto ora che si parla di
MOS sotto il um. Nella migliore delle ipotesi, l'effetto di questi
elettroni e' quello di saturare il canale per effetto di "velocity
saturation" e non di pinch-off: quindi nei dispositivi attuali e'
possibile lavorare col MOS in saturazione senza avere pinch-off
del canale. Questo comporta, tra le varie cose che la
transconduttanza del MOS non varia con la corrente di polarizzazione
e quindi dal punto di vista del design si ha un parametro in meno su
cui poter lavorare. Nelle tecnologie attuali una soluzione comunemente
adottata per cercare di arginare il fenomeno e' quella che fa uso di
una ulteriore diffusione laterale, meno drogata di quella di drain.
Questa struttura si chiama LDD (Lateral Drain Diffusion).
La diffusione solida potrebbe (dico potrebbe ma non so dare dati
in merito) essere un problema col rame, visto che diffonde molto
bene nel silicio, con lunghezze di diffusione apprezzabili anche a
temperature basse (almeno questo e' quanto mi e' stato detto),
pero' il rame dovrebbe avere un comportamento migliore dell'alluminio
per quanto riguarda la elettromigrazione. Comunque ho
un collega tecnologo a cui posso chiedere dettagli se interessa.
Andrea Francinelli
a.fran...@libero.it