Китайские исследователи совершили значительный прорыв в производстве двумерных полупроводников, разработав технологию, которая ускоряет рост материалов для чипов в 1000 раз по сравнению с традиционными методами. Это достижение может стать ключом к созданию чипов следующего поколения для систем искусственного интеллекта и больших языковых моделей.
Растущие вычислительные нагрузки от систем ИИ и языковых моделей приближают современные архитектуры чипов к их пределам. Закон Мура, десятилетиями предсказывавший удвоение вычислительной мощности каждые два года, сталкивается с фундаментальными физическими ограничениями. По мере приближения размеров транзисторов к атомным масштабам квантовые эффекты, проблемы теплоотвода и производственные ограничения делают дальнейшую миниатюризацию все более сложной.
Двумерные полупроводники рассматриваются как перспективный путь развития после эпохи закона Мура. Эти материалы с атомарной толщиной могут обеспечить дальнейшее масштабирование транзисторов при одновременном повышении энергоэффективности и производительности.
Исследовательская группа под руководством Чжу Мэнцзяня, Жэнь Вэньцая и Сюй Чуаня из Института исследования металлов разработала новый метод подготовки 2D-полупроводников. Ученые модифицировали технологию химического осаждения из паровой фазы, используя жидкий золото-вольфрамовый двухслойный субстрат.
Новый подход позволил выращивать монослойные пленки нитрида вольфрама-кремния на уровне пластин с регулируемыми легирующими свойствами. Метод расширяет размеры монокристаллических доменов до субмиллиметровых масштабов и кардинально улучшает скорость производства – с примерно 0,00004 дюйма за пять часов до около 0,0008 дюйма в минуту.
Монослойный нитрид вольфрама-кремния сочетает несколько ключевых преимуществ: высокую подвижность дырок, плотность тока в открытом состоянии, механическую прочность, эффективный теплоотвод и химическую стабильность. Эти свойства делают его перспективным кандидатом для продвинутого дизайна транзисторов.
Способность производить пленки большей площади и более точно контролировать легирование может приблизить двумерные полупроводники к реальному промышленному производству. Особенно важно, что новая технология поддерживает масштабируемую интеграцию этих материалов в архитектуры КМОП – критический шаг для их внедрения в чипы следующего поколения.