Екип от изследователи в Пекинския университет твърди, че е направил пробив в технологията на чиповете, който може да промени хода на надпреварата за полупроводници.

Твърди се, че новоразработеният от тях 2D транзистор е с 40% по-бърз от най-новите 3-нанометрови силициеви чипове на Intel и TSMC, като същевременно консумира 10% по-малко енергия. Според тях тази иновация може да позволи на Китай да заобиколи изцяло предизвикателствата на производството на чипове на силициева основа.

„Това е най-бързият и ефективен транзистор в историята“, се казва в официално изявление, публикувано миналата седмица на уебсайта на университета.

Ръководеният от професора по физикохимия Пенг Хайлин изследователски екип смята, че техният подход представлява фундаментална промяна в полупроводниковата технология.

„Ако иновациите в чиповете, базирани на съществуващи материали, се смятат за „пряк път“, то нашата разработка на транзистори, базирани на 2D материали, прилича на „смяна на платната“, казва Пенг в изявлението.

Пробивът на китайския екип е свързан с транзистор на базата на бисмут, който превъзхожда най-модерните търговски чипове на Intel, TSMC, Samsung и белгийския Междууниверситетски център по микроелектроника. За разлика от традиционните транзистори на силициева основа, които се борят с миниатюризацията и енергийната ефективност при изключително малки мащаби, този нов дизайн предлага решение без тези ограничения.

Според Пенг, въпреки че санкциите, наложени от САЩ, са ограничили достъпа на Китай до най-съвременните транзистори на силициева основа, ограниченията са накарали китайските изследователи да търсят алтернативни решения.

„Въпреки че този път е породен от необходимостта поради настоящите санкции, той също така принуждава изследователите да търсят решения от нови перспективи“, добави той.

В изследването се описва как екипът е разработил транзистор с полеви ефект на входа и изхода (GAAFET), използвайки материали на основата на бисмут. Тази конструкция е значително отклонение от структурата на Fin Field-Effect Transistor (FinFET), която е индустриален стандарт, откакто Intel я комерсиализира през 2011 г.

Ограниченията на чиповете на силициева основа стават все по-очевидни, тъй като индустрията се опитва да увеличи плътността на интеграция над 3 нанометра. Новата структура GAAFET премахва необходимостта от „перка“, използвана в конструкциите FinFET, като увеличава контактната площ между порта и канала.

Изследователите сравняват тази промяна със замяната на високи сгради със свързани мостове, което улеснява движението на електроните.

За да оптимизират допълнително ефективността, изследователите се насочват към 2D полупроводникови материали. Тези материали имат равномерна атомна дебелина и по-висока подвижност в сравнение със силиция, което ги прави жизнеспособна алтернатива за следващото поколение чипове. Въпреки това предишните опити за използване на 2D материали в транзистори се сблъскваха със структурни предизвикателства, които ограничаваха тяхната ефективност.

Екипът преодоля тези пречки, като разработи свои собствени материали на основата на бисмут, по-конкретно Bi2O2Se и Bi2SeO5, които служат съответно като полупроводников и високодиелектричен оксиден материал. Високата диелектрична константа на тези материали намалява загубите на енергия, свежда до минимум изискванията за напрежение и повишава изчислителната мощност, като същевременно намалява консумацията на енергия.

Изследователите изработват своите експериментални транзистори с помощта на високопрецизната платформа за обработка на PKU.

Снимка: Unsplash

Виж още: Това уникално видео показва кацането на сондата Blue Ghost на Луната (ВИДЕО)