Przełom w dziedzinie cienkich jak atom chipów obiecuje szybsze, cieńsze i bardziej energooszczędne urządzenia

Zespół naukowców - kierowany przez Chunsena Liu z Uniwersytetu Fudan w Szanghaju - stworzył pierwszy w historii w pełni funkcjonalny chip 2D-CMOS, który łączy atomowo cienkie komórki pamięci 2D z tradycyjnym chipem krzemowym. Osiągnięcie to - szczegółowo opisane w czasopiśmie Nature - wypełnia lukę między koncepcyjnym potencjałem materiałów 2D a ich rzeczywistym zastosowaniem.

Przez dziesięciolecia naukowcy ciężko pracowali nad zmniejszeniem obwodów na chipach krzemowych, ale technologia ta zbliża się obecnie do swoich fizycznych granic. materiały 2D, które mają grubość zaledwie jednej warstwy atomów, obiecują rozwiązanie tego problemu, ale integracja ich z konwencjonalnymi procesorami była poważną przeszkodą inżynieryjną, biorąc pod uwagę ich kruchość i niestabilność.

Aby sprostać tym wyzwaniom, zespół opracował nową technologię, którą nazwał Atom2Chip. Technologia ta obejmuje kilka kluczowych innowacji, w tym pełnowymiarowy proces na chipie, który umożliwia integrację materiału 2D (jednowarstwowego dwusiarczku molibdenu) na chropowatej powierzchni układu CMOS oraz specjalne opakowanie chroniące delikatną warstwę atomową. Naukowcy zaprojektowali również nowy system międzyplatformowy, aby zapewnić, że nowe obwody 2D będą mogły płynnie komunikować się z dojrzałą platformą CMOS.

Rezultatem nie jest tylko prosty prototyp laboratoryjny, ale w pełni funkcjonalny układ pamięci flash NOR 2D o pojemności 1 Kb, zdolny do wykonywania złożonych operacji sterowanych instrukcjami. W testach układ ten zarządzał taktowaniem 5 MHz i wykazał się szybkim programowaniem i kasowaniem z prędkością 20 nanosekund przy niskim zużyciu energii.

Ten dwuwymiarowy układ flash służy jako wzór dla urządzeń pamięci nowej generacji, obiecując większą gęstość i wysoką wydajność energetyczną. Chociaż demonstracja koncentruje się na przechowywaniu danych, to samo podejście może pewnego dnia zostać zastosowane w procesorach. Takie postępy mogą prowadzić do szybszych, cieńszych i bardziej energooszczędnych urządzeń.