Учёные нашли предел для чипов после кремния: контакты в 2D-транзисторах можно уменьшить в десятки раз

Международная группа учёных под руководством специалистов Национального университета Тайваня сообщила об открытии, которое может приблизить создание следующего поколения сверхминиатюрных чипов. Работа посвящена транзисторам на основе двумерных материалов – кристаллов толщиной всего в один атом. Благодаря столь малой толщине инженеры могут значительно точнее управлять движением электронов.

В чём суть открытия

До сих пор оставался открытым важнейший вопрос: насколько можно уменьшить металлические контакты, через которые ток поступает в транзистор? Если контакт становится слишком маленьким, возникает «узкое место», ограничивающее прохождение тока.

Учёные изготовили рабочие транзисторы и исследовали их с помощью сканирующей туннельной микроскопии. Этот метод позволяет «увидеть» распределение тока внутри материала с атомным разрешением. Результат оказался неожиданным: длина переноса тока составляет всего 2–3 нанометра. Ранее теоретические модели предсказывали значения от десятков до почти 170 нанометров.

Что это значит для индустрии

Полученный результат означает, что металлические контакты можно уменьшать практически так же агрессивно, как и сами транзисторы. Это снимает одно из главных технологических ограничений. Двумерные материалы становятся ещё более привлекательными для замены кремния.

Почему двумерные материалы важны

Кремниевые транзисторы постепенно достигают физических пределов. Уменьшать их дальше становится сложно и дорого. Двумерные материалы (например, диселенид молибдена или дисульфид молибдена) обладают уникальными свойствами. Они позволяют создавать транзисторы с лучшей управляемостью и меньшими потерями.

Однако до сих пор проблема контактов была серьёзным препятствием. Новое открытие показывает, что контакты можно делать такими же маленькими, как и сами каналы транзисторов.

Применение в будущих процессорах

Если технология будет реализована в промышленности, она позволит создавать более компактные, производительные и экономичные процессоры. Это особенно важно для систем искусственного интеллекта, где вычислительные мощности растут экспоненциально.

По словам авторов, открытие значительно укрепляет позиции двумерных материалов как потенциальной замены кремнию в будущих поколениях микросхем.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Когда такие транзисторы появятся в процессорах?
Пока это научное открытие. До внедрения в производство может пройти 5–10 лет.

2. Насколько это снизит энергопотребление чипов?
Ожидается значительное снижение, так как ток будет проходить с меньшим сопротивлением.

3. Какие материалы используют для 2D-транзисторов?
Наиболее изучены диселенид молибдена (MoSe₂) и дисульфид молибдена (MoS₂).

Заключение

Открытие тайваньских учёных – важный шаг на пути к посткремниевой электронике. Возможность уменьшать контакты до нескольких нанометров устраняет ключевое ограничение. Это приближает создание сверхплотных и энергоэффективных чипов. В будущем такие технологии могут стать основой для процессоров нового поколения.

Хотите быть в курсе прорывов в микроэлектронике? Подпишитесь на нашу рассылку.