Создан первый в мире функциональный 2D-микрочип

Первая демонстрация функционального микрочипа, объединяющего атомарно тонкие двумерные материалы с экзотическими свойствами, знаменует собой новую эру микроэлектроники.

Создан первый в мире функциональный 2D-микрочип

В KAUST изготовлен первый в мире полностью интегрированный и функциональный микрочип на основе экзотических двумерных материалов. Прорыв демонстрирует потенциал 2D-материалов для расширения функциональности и производительности технологий на основе микрочипов.

С момента первого изготовления атомарно-тонких слоев графита, называемого графеном, в 2004 году к таким материалам для передовых и новых применений возник большой интерес из-за их экзотических и многообещающих физических свойств. Но, несмотря на два десятилетия исследований, функциональные микроустройства на основе этих 2D-материалов оказались труднодостижимыми из-за проблем с изготовлением и обращением с такими хрупкими тонкими пленками.

Вдохновленные недавними достижениями лаборатории Lanza в области функциональных 2D-пленок, коллаборация под руководством KAUST создала и продемонстрировала прототип микрочипа на основе 2D.

По словам авторов, цель разработок состояла в том, чтобы повысить уровень технологической готовности электронных устройств и схем на основе 2D-материалов, используя обычные КМОП-микросхемы на основе кремния в качестве основы и стандартные методы изготовления полупроводников. Однако проблема заключается в том, что синтетические 2D-материалы могут содержать локальные дефекты, такие как атомарные примеси, которые могут привести к выходу из строя небольших устройств. Кроме того, очень сложно интегрировать 2D-материал в микрочип, не повредив его.

Исследовательская группа оптимизировала конструкцию чипа, чтобы упростить его изготовление и свести к минимуму влияние дефектов. Они сделали это, изготовив стандартные комплементарные металл-оксид-полупроводниковые (CMOS) транзисторы на одной стороне чипа и пропустив межсоединения на нижнюю сторону, где 2D-материал можно было надежно перенести в виде небольших контактных площадок размером менее 0,25 микрометра.

В итоге начной группе удалось изготовить двумерный материал — гексагональный нитрид бора, или h-BN, на медной фольге — и перенести его на микрочип с помощью низкотемпературного влажного процесса, а затем сформировать электроды поверх с помощью обычного вакуумного испарения и фотолитографии. Таким образом получился массив 5×5 ячеек с одним транзистором и одним мемристором, соединенных в матрицу с перекладиной.

Экзотические свойства 2D h-BN, здесь всего 18 атомов или 6 нанометров в толщину, делают его идеальным "мемристором" — резистивным компонентом, сопротивление которого можно задавать приложенным напряжением. В этой схеме 5×5 каждая из микроплощадок мемристора подключена к одному выделенному транзистору. Это обеспечивает точное управление напряжением, необходимое для работы мемристора как функционального устройства с высокой производительностью и надежностью в течение тысяч циклов, в данном случае как элемента нейронной сети с низким энергопотреблением.

Сейчас авторы прорывной технологии ведут переговоры с ведущими полупроводниковыми компаниями о продолжении работы в этом направлении.

Читайте также

Мужчина спрятал инструкции для ИИ в судебных документах и получил запрет на электронную подачу

Мужчина спрятал инструкции для ИИ в судебных документах и получил запрет на электронную подачу

США и Япония хотят добывать редкоземельные металлы на глубине 6 км

США и Япония хотят добывать редкоземельные металлы на глубине 6 км

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Падение ступени Falcon 9 на Луну подняло вопрос о космическом мусоре

Падение ступени Falcon 9 на Луну подняло вопрос о космическом мусоре

Спутник CosmoCube размером с чемодан заглянет в «темные века» Вселенной

Спутник CosmoCube размером с чемодан заглянет в «темные века» Вселенной

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения