Tajvanski gigant ostvario proboj u proizvodnji čipova manjih od jednog nanometra
Kompanija TSMC i Nacionalni univerzitet Yang Ming Chiao Tung (NYCU) iz Tajpeja ostvarili su proboj u proizvodnji čipova manjih od jednog nanometra. Njihov pristup rješava problem kontrole struje na skali ispod jednog nanometra, što bi moglo da otvori vrata subnanometarskoj eri i bržim procesorima.
Problem sa 3D tranzistorima
Današnji čipovi uglavnom koriste FinFET ili GaaFET strukture, odnosno trodimenzionalne tranzistore sa uspravnim kanalom oko kojeg se nalazi gejt. Ovakva arhitektura povećava dodirnu površinu između dijelova tranzistora, a proizvođači su debljinu kanala smanjili na pet nanometara.
Međutim, kada kanal postane kraći od tri nanometra, gejt gubi kontrolu nad strujom. Elektroni tada nekontrolisano cure kroz strujno kolo i dolaze u direktan dodir sa gejt komponentom, što drastično povećava električni otpor i onemogućava stabilan rad čipa.
Novi pristup uz 2D materijale
Umjesto dodavanja debljih izolatorskih slojeva, istraživači su promijenili paradigmu projektovanja. Rješenje je pronađeno u 2D monolayer tranzistorima, debljine svega jednog molekularnog sloja, koji omogućavaju bolju kontrolu struje uz smanjeni otpor. Cilj je kanal debljine 0,7 nanometara i dužine manje od tri nanometra.
Upotreba 2D materijala donosi i posebne izazove u proizvodnji. Materijal MoS₂ prirodno ima debljinu od 0,7 nanometara, ali su tradicionalne metode nanošenja gejt sloja stvarale neravnomjeran dielektrični sloj na kanalu.
Inženjerski proboj TSMC i NYCU timova
Istraživački timovi odbacili su standardne tehnike taloženja materijala i primijenili potpuno novu strategiju na površini materijala. Odabrano je nanošenje ultratankog sloja od epitaksijalnog aluminijuma, koji je oksidirao do debljine od 0,42 nanometra. Preko stvorenog puferskog sloja dodat je high-κ hafnijum-oksid kao gejt dielektrik, čime je omogućena stabilna kontrola struje u MoS₂ tranzistoru, uz nizak nivo otpora.
Značaj za Murov zakon
Ovaj proboj rješava jednu od najvećih prepreka za nastavak važenja Murovog zakona. Silicijum postepeno dostiže svoje fizičke granice, pa je prelazak na 2D materijale poput MoS₂ neophodan korak za industriju poluprovodnika.
Iako je tehnologija tajvanskog tima pokazala da je proizvodnja čipova ispod jednog nanometra izvodljiva, put od laboratorijskog proboja do masovne proizvodnje biće dug. Proizvođači će morati da prilagode postojeće pogone za rad sa 2D materijalima, poručuje WCCFtech.
