Các nhà khoa học Hàn Quốc phát triển công nghệ chip dưới nanomet

Tại Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST), một nhóm nhà khoa học do Giáo sư Lee Ka-young dẫn đầu đã thành công trong việc phát triển các công nghệ cần thiết cho vật liệu bán dẫn ở quy mô dưới nanomet. Điểm đột phá chính nằm ở việc sử dụng ambipole molybdenum disulfide (MoS2), một chất liệu đột phá khác biệt so với việc sử dụng silic thông thường trong sản xuất chip.

Các tập đoàn lớn trong ngành như Samsung Electronics và Công ty Sản xuất Bán dẫn Đài Loan (Taiwan Semiconductor Manufacturing) đã nhanh chóng đón nhận công nghệ tiên tiến này, áp dụng quy trình 3 nanomet trong sản xuất chip của họ. Samsung Electronics, Công ty Sản xuất Bán dẫn Đài Loan và Intel và một số công ty khác đang chuẩn bị cho việc sản xuất hàng loạt chip sử dụng quy trình 2 nanomet và tiến sâu vào lĩnh vực khó khăn của quy mô dưới nanomet.

Tăng mạnh transistor nhỏ hơn trên chip được thúc đẩy bởi sự theo đuổi của hiệu suất tăng cường và tiêu thụ năng lượng giảm đi. Như Giáo sư Lee giải thích, "Thế giới đang cạnh tranh để phát triển các nút chip máy tính dưới 1 nanomet và nhỏ hơn. Trong quá trình phát triển như vậy, silic truyền thống không phải là chất liệu tốt do các vấn đề như hiệu ứng kênh ngắn." Hiệu ứng kênh ngắn xuất hiện trong các mạch tích hợp quy mô lớn với các thiết bị siêu nhỏ, ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất do vấn đề như rò rỉ dòng điện.

Đối mặt với thách thức này, đột phá của nhóm nghiên cứu tại KAIST liên quan đến việc sử dụng MoS2, chất liệu chứng minh được sự xuất sắc trong việc đối mặt hiệu ứng kênh ngắn nhờ vào cấu trúc độc đáo của nó. Tầm quan trọng của thành công này nằm ở việc tạo ra bán dẫn lưỡng cực, được thiết kế để vận chuyển cả điện tích dương và điện tích âm, một yếu tố cơ bản cần thiết cho hoạt động của chip. Hơn nữa, Giáo sư Lee nhấn mạnh rằng thiết bị dựa trên MoS2 có thể hoạt động như một transistor và một bộ cảm quang. Sự đa nhiệm này thêm một lợi thế khác cho công nghệ mới.

Những kết quả nghiên cứu đã được công nhận được đưa vào tạp chí khoa học American Chemical Society Nano, làm nổi bật tính chất đáng tin cậy và quan trọng của bước tiến này. Các lợi ích của phát hiện này không chỉ giới hạn trong việc được áp dụng ngay lập tức bởi các nhà sản xuất chip hàng đầu, mà còn hứa hẹn những thay đổi cách mạng trong ngành công nghiệp bán dẫn, với ứng dụng tiềm năng trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau.

Trong tương lai, sự chuyển đổi từ silic sang MoS2, một chất liệu 2D, đồng nghĩa với một lựa chọn thay thế hứa hẹn cho sản xuất chip. Cấu trúc độc đáo của MoS2, kết hợp với sự chuyển đổi thành bán dẫn lưỡng cực hiệu suất cao, đặt nó vào vị trí hàng đầu trong cuộc đua đến công nghệ chip dưới quy mô nanomet. Bước tiến này đặt nền móng cho những tiến bộ đáng kể trong công nghệ bán dẫn trong tương lai gần.