Kineski istraživači sa Sveučilišta u Pekingu objavili suotkriće koje bi moglo iz temelja promijeniti smjer industrije. Kako navodi TechRadar, tim znanstvenika stvorio je tranzistor koji ne koristi silicij, već se temelji na dvodimenzionalnom materijalu, bizmut oksiselenidu. Ključ inovacije leži u takozvanoj gate-all-around (GAAFET) arhitekturi kod koje upravljačka elektroda tranzistora u potpunosti obavija izvor.

Za razliku od tradicionalnih FinFET dizajna, koji dominiraju današnjim silicijskim procesorima i omogućuju samo djelomično prekrivanje upravljačke elektrode, ova struktura s potpunim obuhvatom značajno povećava kontaktnu površinu između upravljačke elektrode i kanala. Time se poboljšavaju performanse smanjenjem curenja energije i omogućavanjem bolje kontrole struje.

Bolje performanse, manja potrošnja

Rad, objavljen u prestižnom časopisu Nature Materials, sugerira da bi novi 2D GAAFET tranzistor mogao konkurirati, pa čak i nadmašiti silicijske tranzistore po pitanju brzine i energetske učinkovitosti. Istraživači tvrde da njihov 2D tranzistor postiže brzine za 40 posto veće od najnovijih Intelovih 3-nanometarskih (3nm) čipova, uz 10 posto manju potrošnju energije. Takve performanse stavile bi ga ispred trenutnih procesora koje proizvode giganti poput TSMC-a i Samsunga.

Djelomično prekrivanje upravljačke elektrode kod tradicionalnih dizajna ograničava kontrolu struje i povećava gubitke energije. Nova struktura s potpunim obuhvatom rješava te probleme, rezultirajući visokim naponskim pojačanjem i izuzetno niskom potrošnjom energije. Tim je već uspio konstruirati i male logičke jedinice koristeći ovaj novi dizajn.

"Ako inovacije čipova temeljene na postojećim materijalima smatramo prečacem, onda je naš razvoj tranzistora temeljenih na 2D materijalima srodan promjeni vozne trake“, rekao je profesor Peng Hailin, vodeći znanstvenik na projektu.

Isprepleteni mostovi

Za razliku od vertikalnih struktura FinFET tranzistora, novi dizajn podsjeća na isprepletene mostove. Ova arhitektonska promjena mogla bi prevladati granice minijaturizacije s kojima se suočava silicijska tehnologija, posebno kako se industrija približava granici ispod 3nm. Od toga bi mogla profitirati i najbrža prijenosna računala koja zahtijevaju tako kompaktne čipove.

Tim je razvio i dva nova materijala na bazi bizmuta: Bi₂O₂Se (bizmut oksiselenid) kao poluvodič te Bi₂SeO₅ kao dielektrik za upravljačku elektrodu. Ovi materijali odlikuju se niskom energijom sučelja, što smanjuje defekte i raspršenje elektrona.

Rezultati performansi potkrijepljeni su izračunima temeljenim na teoriji funkcionala gustoće (DFT) i potvrđeni fizikalnim testovima pomoću platforme za visoko preciznu izradu na Sveučilištu u Pekingu. Istraživači tvrde da se ovi tranzistori mogu proizvoditi korištenjem postojeće poluvodičke infrastrukture, što bi pojednostavilo buduću integraciju.

Ako se ove tvrdnje pokažu točnima i tehnologija uspješno komercijalizira, mogli bismo svjedočiti značajnom zaokretu u globalnoj utrci za tehnološku dominaciju u sektoru poluvodiča. Budućnost će pokazati hoće li ovaj "kineski zmaj" zaista promijeniti pravila igre.