چین از سیلیكون پیشی گرفت؟ جهش بزرگ در فناوری تراشه ها

تاریخ ارسال : 1403/12/22

ترانزیستور جدید مبتنی بر بیسموت می تواند طراحی تراشه ها را متحول کند و با دور زدن محدودیت های سیلیکون، بازدهی بالاتری را ارائه دهد.

به گزارش سپیدپندار دات کام به نقل از ایسنا، گروهی از محققان دانشگاه پکن ادعا می کنند که پیشرفتی نوین را در فناوری تراشه ها رقم زده اند و به صورت بالقوه رقابت نیمه رساناها را تغییر داده اند.
به نقل از آی ای، گفته می شود که ترانزیستور دو بُعدی جدید آنها 40 درصد سریع تر از جدید ترین تراشه های سیلیکونی 3 نانومتری شرکت اینتل و TSMC است، آن هم در حالیکه 10 درصد انرژی کمتری مصرف می کند.
محققان چینی می گویند این نوآوری می تواند به چین اجازه دهد تا چالش های تولید تراشه های مبتنی بر سیلیکون را به صورت کامل دور بزند.
طبق بیانیه رسمی که اخیرا در وبسایت این دانشگاه انتشار یافته است، این تراشه سریع ترین و کارآمدترین ترانزیستور جهان است.
تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور پنگ هایلین(Peng Hailin) اعتقاد دارد رویکرد آنها نشان دهنده یک تغییر اساسی در فناوری نیمه رساناها است.
پنگ در اطلاعیه ای اظهار داشت: اگر نوآوری های تراشه های مبتنی بر مواد موجود بعنوان یک «میان بُر» درنظر گرفته شود، پس توسعه ما از ترانزیستورهای مبتنی بر مواد دو بعدی شبیه به «تغییر خط» است.
غلبه بر موانع نیمه رساناها
پیشرفت این تیم چینی حول یک ترانزیستور مبتنی بر بیسموت می گردد که از پیشرفته ترین تراشه های تجاری شرکتهای اینتل، TSMC، سامسونگ و مرکز میکروالکترونیک بین دانشگاهی بلژیک بهتر عمل می کند.
این طراحی جدید برخلاف ترانزیستورهای سنتی مبتنی بر سیلیکون که با کوچک سازی و بهره وری انرژی در مقیاس های بسیار کوچک مبارزه می کنند، چاره ای را بدون آن محدودیت ها عرضه می دهد.
به قول پنگ، در حالیکه تحریم های آمریکا دسترسی چین به پیشرفته ترین ترانزیستورهای مبتنی بر سیلیکون را محدود کرده است، این محدودیت ها محققان چینی را به بررسی راهکارهای جایگزین سوق داده است.
وی ادامه داد: در حالیکه این مسیر از روی ناچاری به علت تحریم های کنونی زاده شده است، اما محققان را هم مجبور می کند از دیدگاه های تازه چاره هایی بیابند.
این مطالعه توضیح می دهد که چگونه این تیم یک ترانزیستور اثر میدانی(GAAFET) با استفاده از مواد مبتنی بر بیسموت را توسعه داده است. این طراحی یک انحراف قابل توجه از ساختار ترانزیستور است که از زمانیکه اینتل آنرا در سال 2011 تجاری کرد، یک استاندارد صنعتی بوده است.
آغاز عصر جدیدی برای فناوری تراشه
محدودیت های تراشه های مبتنی بر سیلیکون به صورت درحال افزایشی آشکار شده است، چونکه صنعت تلاش می کند چگالی ادغام را به بیشتر از 3 نانومتر برساند.
ساختار جدید چینی ها احتیاج به موارد مورد استفاده در طراحی های تراشه ها را از بین می برد و سطح تماس بین دروازه و کانال را زیاد می کند.
بر اساس گزارش رسانه چینی «ساوث چاینا مورنینگ پست»، محققان این تغییر را با متصل کردن ساختمان های بلند با پل ها مقایسه کردند که حرکت الکترون ها را آسان تر کرده است.
محققان برای بهینه سازی بیشتر عملکرد تراشه، به مواد نیمه رسانای دو بُعدی روی آوردند. این مواد دارای ضخامت اتمی یکنواخت و تحرک بالاتر در مقایسه با سیلیکون هستند که آنها را جایگزین مناسبی برای تراشه های نسل بعدی می کند. با این وجود، تلاشهای گذشته جهت استفاده از مواد دو بعدی در ترانزیستورها با چالش های ساختاری مواجه گردید که کارآمدی آنها را محدود کرد.
محققان چینی با مهندسی مواد مبتنی بر بیسموت خود، بخصوص Bi2O2Se و Bi2SeO5 که به ترتیب بعنوان مواد نیمه رسانا و اکسید دی الکتریک باکیفیت عمل می کنند، بر این موانع غلبه کردند. ثابت دی الکتریک بالای این مواد سبب کاهش اتلاف انرژی، به حداقل رساندن ولتاژ مورد نیاز و افزایش قدرت محاسباتی در عین کاهش مصرف انرژی می شود.
محققان ترانزیستورهای آزمایشی خویش را با استفاده از پلتفرم پردازش با دقت بالا ساختند.
نتایج با استفاده از محاسبات نظریه تابعی چگالی(DFT) تأیید شد که تأیید می کند رابط مواد Bi2O2Se/Bi2SeO5 دارای نقص های کمتر و جریان الکترون نرم تری نسبت به رابط های نیمه رسانا-اکسید موجود است.
پنگ توضیح داد: این امر، پراکندگی الکترون و از دست دادن جریان را می کاهد و به الکترون ها اجازه می دهد تقریبا بدون هیچ مقاومتی مانند آب درحال حرکت در یک لوله صاف، جریان داشته باشند.
با وجود ترانزیستورهای مبتنی بر این فناوری که قادرند 1.4 برابر سریع تر از پیشرفته ترین تراشه های مبتنی بر سیلیکون با 90 درصد مصرف انرژی خود کار کنند، تیم چینی حالا روی افزایش تولید این تراشه کار می کند. آنها قبلاً واحدهای منطقی کوچکی را با استفاده از ترانزیستورهای جدید ساخته اند که افزایش ولتاژ بالا را در ولتاژهای عملیاتی بسیار پایین نشان داده است.
پنگ در مقاله تحقیقاتی تیم می نویسد: این کار نشان داده است که GAAFET های دو بعدی عملکرد و کارآمدی انرژی قابل مقایسه ای را با ترانزیستورهای مبتنی بر سیلیکون تجاری نشان می دهند که آنها را به یک نامزد امیدوارکننده برای این گره بعدی فناوری تبدیل میکند.
این مطالعه در مجله Nature Materials انتشار یافته است.

 

موضوع خبر :

• فناوری
• اینتل
• پلتفرم
• تراشه

به این مطلب چه امتیازی می دهید؟ 1 2 3 4 5 (1)

نظر شما در مورد چین از سیلیكون پیشی گرفت؟ جهش بزرگ در فناوری تراشه ها چیست؟

نام

ایمیل

سوال: