لحظة “سبوتنيك” للرقائق: يهدف العلماء الصينيون إلى إنقاذ قانون مور من خلال زراعة المواد ثنائية الأبعاد بكميات كبيرة التي “تفوق السليكون”

• تعمل طريقة النمو الجديدة بسرعة تقترب من 1000 مرة أكثر من التقنيات التقليدية
• تشكل الذهب السائل والتنجستن الطبقة الأساسية لهذا العملية
• وصلت أفلام النيتريد السيليكون التنجستي إلى أحجام 1.4 بوصة في 0.7 بوصة

طور الباحثون الصينيون طريقة لنمو أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد بحجم رقاقة تعمل بسرعة تقترب من 1000x أسرع من التقنيات التقليدية.

أعاد الفريق من معهد بحوث المعادن هندسة عملية الترسيب الكيميائي للبخار من خلال إدخال طبقة مزدوجة من الذهب السائل والتنجستن كطبقة أساسية.

مكنت هذه الطريقة من النمو بحجم رقاقة لأفلام نيتريد السيليكون التنجستي مع خصائص تعديل قابلة للتغيير.

تستمر المقالة أدناه

لماذا تعتبر المواد ثنائية الأبعاد مهمة لمستقبل الشرائح

وصلت الأفلام الناتجة إلى أبعاد تقارب 1.4 × 0.7 بوصة، مما يعد خطوة نحو تصنيع أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد عالية الأداء على نطاق واسع.

على مدى عقود، تنبأ قانون مور بزيادة قوة الحوسبة تقريبًا كل عامين – ولكن مع اقتراب أبعاد الترانزستورات من المقاييس الذرية، فإن تأثيرات الكم وتبديد الحرارة تجعل من الصعب تحقيق مزيد من التصغير.

ظهرت أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد كمرشحة رئيسية لمواد الشرائح بعد قانون مور، حيث تدفع الأحمال المتزايدة من أدوات الذكاء الاصطناعي والنماذج اللغوية الكبيرة النماذج المعمارية الحالية إلى حدودها.

تعتمد معماريات الترانزستور الحديثة على اقتران تكميلي لمواد من نوع n ونوع p.

أصبح نقص خيارات النوع p عالية الأداء قيدًا رئيسيًا لتصميم الشرائح في الجيل القادم، حيث بينما تعتبر الكثير من أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد من نوع n راسخة بشكل جيد، لا يزال تحقيق نظيرات مستقرة من النوع p يمثل تحديًا.

“لقد أصبح نقص المواد عالية الأداء من النوع p عنق الزجاجة الحرج لتطوير أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد في عقدة تحت 5 نانومتر”، قال زو مينغجيان من جامعة الدفاع الوطنية.

تجمع أفلام نيتريد السيليكون التنجستي أحجامًا رئيسية متعددة لتصميم الترانزستورات المتقدمة.

تشمل هذه الخصائص حركة ثقوب قوية، وكثافة التيار في حالة التشغيل العالية، والقوة الميكانيكية، وتبديد الحرارة الفعال، والاستقرار الكيميائي.

تقوم الطريقة بتوسيع نطاق المجالات أحادية البلورة إلى أحجام دون المليمتر وزيادة سرعة الإنتاج من حوالي 0.00004 بوصة خلال خمس ساعات إلى حوالي 0.0008 بوصة في الدقيقة.

يمثل هذا زيادة تقدر بحوالي 1000x مقارنة بالأساليب التقليدية.

تمثل الأبحاث تقدمًا في تصنيع أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد، لكن الفجوة بين نمو الأفلام بحجم سنتيمتر في المختبر والإنتاج الضخم لوحدات خالية من العيوب لا تزال هائلة.

بينما كانت الطبقة الأساسية المعتمدة على الذهب فعالة للبحث، ستكون تكلفتها باهظة للغاية للإنتاج بكميات كبيرة.

من المفهوم أن طموح الصين لتحقيق قفزة عبر القيود الحالية لأشباه الموصلات هو طموح مفهوم، وهذه الدراسة تمثل اختراقًا.

لسوء الحظ، شهدت الصناعة فشل العديد من المواد ثنائية الأبعاد الواعدة في الانتقال من الأوراق الأكاديمية إلى مصانع التصنيع.

ما إذا كانت هذه المادة ستسلك نفس المسار سيتوقف على حل تحديات قابلية التوسع والتكاليف التي قضت على الخيارات السابقة.

عبر الهندسة المثيرة للاهتمام

تابع TechRadar على أخبار Google و أضفنا كمصدر مفضل للحصول على أخبارنا، ومراجعاتنا، وآرائنا الخبيرة في خلاصة أخبارك. تأكد من النقر على زر المتابعة!

وبالطبع يمكنك أيضًا متابعة TechRadar على TikTok للحصول على أخبار ومراجعات وفتح الصناديق بشكل مرئي، وتلقي تحديثات منتظمة منا عبر WhatsApp أيضًا.