Đại học Trung Quốc đã thiết kế bóng bán dẫn 2D GAAFET không chứa silicon đầu tiên trên thế giới

Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Bắc Kinh đã công bố phát hiện về transistor GAAFET hai chiều, tiêu thụ điện năng thấp, lần đầu tiên trên thế giới. Nhóm do Giáo sư Peng Hailin và Qiu Chenguang dẫn dắt đã công bố trong tạp chí Nature, với một số thành viên cho rằng phát hiện này là một bước đột phá vĩ đại. Nhóm đã chế tạo cấu hình GAA đa lớp đơn tinh thể 2D quy mô wafer.

Peng cho biết đây là transistor nhanh nhất và hiệu quả nhất từ trước đến nay. Ông so sánh việc phát triển transistor dựa trên vật liệu 2D với việc "chuyển làn" thay vì "đi đường tắt". Nhóm nghiên cứu tuyên bố đã thử nghiệm transistor của họ với các sản phẩm từ Intel, TSMC, Samsung và vượt trội hơn dưới điều kiện hoạt động tương đương.

GAAFET, hay transistor hiệu ứng trường toàn bộ cổng, là thế hệ tiếp theo của công nghệ transistor sau MOSFET và FINFET. Sự đổi mới trong transistor chủ yếu đến từ việc kiểm soát tốt hơn sự giao tiếp giữa nguồn và cổng. MOSFET có nguồn tiếp xúc với cổng trên một mặt phẳng, FINFET có ba mặt phẳng tiếp xúc với cổng, trong khi GAAFET bao quanh nguồn bằng các cổng giao nhau, như tên gọi của nó.

Dưới đây là sơ đồ minh họa của Samsung về sự khác biệt và phiên bản MBCFET độc quyền của họ cho GAAFET. Transistor GAAFET không phải là công nghệ mới, mà là công nghệ thiết yếu để chế tạo vi mạch ở quy trình 3nm và nhỏ hơn. Đổi mới lớn của Bắc Kinh đến từ tính chất hai chiều của transistor của họ, nhờ vào việc sử dụng một nguyên tố khác ngoài silic. Bi₂O₂Se, hay bismuth oxyselenide, là một vật liệu bán dẫn đã được nghiên cứu cho các quy trình dưới 1nm trong nhiều năm, chủ yếu nhờ khả năng trở thành bán dẫn 2D.

Các bán dẫn hai chiều, như 2D Bi₂O₂Se, linh hoạt và bền vững hơn silicon ở quy mô nhỏ, trong khi silicon gặp khó khăn với độ di động của mang tải ở kích thước 10nm. Sự chuyển mình từ silicon sang bismuth mở ra những đột phá trong lĩnh vực bóng bán dẫn 2D xếp chồng và là điều cần thiết cho ngành công nghiệp Trung Quốc để cạnh tranh trong lĩnh vực bán dẫn tiên tiến.

Nhờ cuộc chiến thương mại giữa Mỹ và Trung Quốc về vi mạch và công nghệ hiện đại, Trung Quốc đã bị cắt đứt khỏi các công cụ như lithography EUV, cần thiết để sản xuất vi xử lý ở những công nghệ mà thế giới công nghệ đã sản xuất trong gần một thập kỷ. Do đó, Trung Quốc đã đầu tư mạnh mẽ vào nghiên cứu để vượt qua trạng thái hiện tại của ngành công nghệ, không chỉ đơn thuần là bắt kịp.

Mặc dù transistor 2D GAAFET có thể không phải là tương lai của ngành chế tạo bán dẫn, nghiên cứu này thể hiện những tài năng trẻ đang sẵn sàng đổi mới tại Trung Quốc để thúc đẩy ngành công nghiệp. Khi Mỹ chuẩn bị tăng cường lệnh cấm vận và hạn chế đối với công nghệ của Trung Quốc, bao gồm cả khả năng cấm công nghệ GAAFET, ngành công nghệ Trung Quốc đang chạy đua với thời gian trong bối cảnh đối đầu giữa các cường quốc.

Nguồn: www.tomshardware.com/pc-components/cpus/chinese-university-designed-worlds-first-silicon-free-2d-gaafet-transistor-new-bismuth-based-tech-is-both-the-fastest-and-lowest-power-transistor-yet