Industria semiconductorilor se confruntă cu limitele fizicii, iar cercetătorii caută soluții pentru a depăși aceste obstacole. În contextul în care miniaturizarea tranzistorilor a ajuns aproape de limita fizică, inovatorii propun o abordare diferită: crearea de cipuri tridimensionale, în loc de continuarea scăderii dimensiunilor. Această schimbare de paradigmă poate oferi o cale de dezvoltare în fața restricțiilor impuse de tehnologia actuală.

De la microcip „plat” la microcip tip zgârie-nori

Echipa condusă de Xiaohang Li, de la Universitatea KAUST din Arabia Saudită, a realizat un cip cu 41 de straturi verticale de materiale semiconductoare și izolante. Aceasta reprezintă de aproximativ zece ori mai mult decât capacitatea tehnologică obișnuită. Prin suprapunerea straturilor ca pe etaje, cercetătorii au crescut semnificativ densitatea de circuite fără a micșora componentele la nivel nanometric. Li explică beneficiile: cu șase sau mai multe straturi, se pot avea cu până la 600% mai multe funcții logice într-o singură suprafață, cu un consum redus.

Aceasta reprezintă o adaptare a legii lui Moore, care prevede dublarea numărului de tranzistori pe cip de-a lungul timpului. În loc să micșoreze componentele, inginerii înfloresc arhitectura în verticală, precum construirea unui zgârie-nori în loc de o casă plată. Astfel, creșterea complexității electronice nu mai depinde exclusiv de reducerea dimensiunilor.

Cum au reușit să nu topească straturile de dedesubt

O problemă majoră a fost evitarea deteriorării straturilor când acestea sunt depuse la temperaturi înalte. În procesul clasic, se lucrează la peste 400 °C, riscând deformarea circuitelor deja existente. Echipa a dezvoltat o metodă de depunere aproape de temperatura camerei, asigurând suprafețe netede și interfețe curate. Aceasta permite:

– Performanță ridicată, electroni fiind mai puțin perturbați;
– Fabricarea electronicii flexibile, din materiale polimerice sau plastice.

Testând peste 600 de versiuni ale aceluiași cip, cercetătorii au constatat operații logice simple, cu consum energetic extrem de redus. Deși nu sunt încă aplicații pentru procesoare de supercompute, cipurile pot fi utilizate în senzori portabili, etichete inteligente și dispozitive casnice eficiente energetic.

Importanța evoluției tehnologice în semiconductori

Crearea de cipuri tridimensionale reprezintă o etapă semnificativă în depășirea limitelor fizice ale miniaturizării. Această abordare poate deschide noi posibilități pentru electronică, fără a fi nevoie de reducerea dimensiunilor componente. În condițiile în care tehnologia continuă să evolueze, monitorizarea și informarea continuă devin esențiale pentru înțelegerea noilor direcții și aplicabilități ale semiconductorilor.