Работоспособная память толщиной всего 10 атомов обещает увеличение емкости запоминающих устройств на порядки.
Десятилетия микроминиатюризации сделали компоненты современных компьютерных чипов невероятно маленькими — на площади размером с ноготь теперь умещаются десятки миллиардов транзисторов. Но хотя элементы стали совсем крошечными, сами пластины остаются относительно толстыми. Это накладывает ограничения на увеличение сложности чипов за счет наложения множества слоев друг на друга.
Ученые работают над созданием более тонких чипов из так называемых двумерных материалов, таких как графен, который состоит из одного слоя атомов углерода и является теоретически предельно тонким. Однако до сих пор из таких материалов можно было создавать только простые схемы, а их подключение к традиционным процессорам и интеграция в микроэлектронику были сопряжены с трудностями.
В Фуданьском университете в Шанхае сумели внедрить двумерную память толщиной около 10 атомов в чип типа КМОП (комплементарная структура металл-окисел-полупроводник) — самой распространенной на сегодня технологии. У таких чипов слегка шероховатая поверхность, что затрудняет нанесение на нее двумерного слоя. Эту проблему решили, разделив двумерную пленку и КМОП-подложку слоем стекла. Этот этап не предусмотрен современными технологическими процессами и для массового производства потребует освоения в промышленных масштабах.
Разработчики провели испытания прототипа, о которых сообщили в Nature.
Они показали превосходные результаты: свыше 93% годных ячеек на кристалле. Этого достаточно для запуска серийного выпуска: золотым стандартом флеш-памяти считается показатель надежности от 89,5%.
Цифры эти, впрочем, впечатлили не всех.
«Это очень интересная технология с огромным потенциалом, но до ее коммерческой жизнеспособности еще далеко», — заметил профессор Стив Фёрбер из Манчестерского университета.
Тем не менее, команда на верном пути, уверен Кай Сюй из Королевского колледжа Лондона. По его словам, без использования двумерных материалов дальнейшая миниатюризация чипов будет проблематичной, поскольку при чрезвычайно малой ширине традиционных компонентов происходит утечка сигнала. Устранить этот эффект поможет уменьшение толщины, то есть чем они тоньше — тем меньше микросхемы.
«Кремний уже уперся в препятствия, — констатирует Сюй. — Двумерный материал, возможно, сможет их преодолеть. Если он очень тонкий, управление на затворе может быть более равномерным, более совершенным, поэтому утечки слабее».
Как делают чипы и где их предел в нанометрах
Создан чип с полупроводниками атомной толщины
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram
