Évtizedeken át a technológiai ipar egyik vezérelve volt Moore törvénye, amelyet Gordon Moore, az Intel egyik alapítója fogalmazott meg az integrált áramkörök tranzisztorszámának növekedésével kapcsolatban. Mára azonban eljutottunk oda, hogy a chipekben lévő tranzisztorok nem lehetnek sokkal kisebbek, hiszen akkor elveszítenék a stabilitásukat.
Kínai kutatók most egy új megoldást találtak. A Fudan Egyetem szakemberei egy olyan működőképes memóriachipet készítettek, amely mindössze néhány atom vastagságú, az emberi hajszálnál százezerszer vékonyabb, és a kétdimenziós anyagok igen csekély méretarányát ötvözi a mai chipgyártási technológia ismereteivel.
A szilíciumanyagok és a 2D-s anyagok nagyban különböznek egymástól, mivel a szilíciumlapkák jellemzően több száz mikrométer vastagságúak, míg a 2D-s félvezető anyagok csupán néhány atomnyiak, ami kevesebb, mint 1 nanométer vastagságnak felel meg. A kutatók szerint az egyik fő kihívás az volt, hogy miként integrálják a 2D-s anyagokat CMOS technológiával a teljesítmény feláldozása nélkül.
A kétdimenziós anyagok nagyon vékony molibdén-diszulfid vagy grafén lemezek. Hatékonyan vezetik az elektromosságot, és elméletileg olyan módon egymásra rakhatók vagy kombinálhatók, ahogyan a szilícium soha. De működő chipekké alakításuk a modern anyagtudomány egyik legnehezebb problémája. A CMOS áramkör felülete ugyanis meglehetősen érdes az alapul szolgáló alkatrészek miatt, míg a 2D-s félvezető anyagok egészen vékonyak. Az ilyen anyagok könnyen eltörhetnek, ha közvetlenül CMOS áramkörökre helyezik őket.
„Ez olyan, mintha Sanghajt az űrből néznénk. Laposnak tűnik, de a városon belül különböző magasságú épületek vannak, köztük 400 méteresek, 100 méteresek, illetve kisebbek. Ha egy vékony fóliát fektetnénk a városra, maga a fólia nem lenne lapos” – mondta el Peng Zhou, a Nature-ben megjelent tanulmány társszerzője a China Daily folyóiratnak, hozzátéve, hogy ez megmagyarázza, miért csak rendkívül lapos, natív hordozókon lévő anyagokat tudnak feldolgozni a 2D félvezetőkkel foglalkozó kutatók.
A Fundan Egyetemen ezért hogy olyan 2D-s anyagokkal kezdtek kísérletezni, amelyek eredendően bizonyos fokú rugalmassággal rendelkeznek. Egy olyan gyártási folyamatot fejlesztettek, amelyik lehetővé teszi, hogy egy 2D memóriaréteg törés nélkül tapadjon a hagyományos chip egyenetlen felületéhez. Egy meglévő CMOS áramkörre építették atomi méretű flash memóriájukat, és apró üvegcsatornákkal kötötték össze a rétegeket. Végül egy gyengéd csomagolási módszert alkalmaztak, amely az összeszerelés során megvédi a törékeny anyagot a hőtől és a statikus elektromosságtól. Ez az innovatív megközelítés lehetővé teszi a 2D-s anyagok szoros összekapcsolását a CMOS szubsztrátokkal atomi szinten.
A Fudan Egyetem kutatócsoportja kifejlesztette a világ első teljes funkcionalitású, 2D flash chipjét
China Daily
Ennek a teljes funkcionalitású 2D flash megoldásnak az eredménye lenyűgöző: egy működő, 1 kilobites flash chip, amelyik megbízhatóan fut, támogatja a 8 bites utasításműveleteket és a 32 bites párhuzamos feldolgozást, és a teljes chipet tekintve 94,3 százalékos a memóriahozama. A csapat szerint gyorsabban hajt végre műveleteket, mint a jelenlegi flash memóriák, miközben kevesebb energiát fogyaszt.
A Fudan kutatói bíznak abban, hogy ezek a tárolóeszközök lesznek az első 2D-s elektronikai típusok, amelyek kereskedelmi forgalomba kerülhetnek. A következő lépésben egy kísérleti gyártósor felállítását és az illetékes intézményekkel való együttműködést tervezik egy mérnöki projekt kidolgozása érdekében, amelynek célja a megabájtos méretű integrálás a következő három-öt évben. A szakértők szerint a fejlesztésük segíthet leküzdeni a mesterséges intelligencia által működtetett rendszerek egyre növekvő tárolási szűk keresztmetszetét, amelyek egyre nagyobb adatmennyiséggel működnek.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.
