Небоскребы из атомных слоев. Южнокорейские ученые научились выращивать многоэтажные чипы

Об этом сообщает Interesting Engineering.

Ученые выращивали дисульфид молибдена (MoS₂) — полупроводник толщиной в несколько атомных слоев. На 400 отведенных участках более чем в 99% случаев в самом центре вырастал один цельный кристалл. Такие материалы рассматриваются для создания будущих «многоэтажных» чипов, в которых вычислительные блоки и память размещаются друг над другом. В этом случае данные преодолевают более короткий путь, а ведь именно их перемещение требует затрат энергии и замедляет работу, особенно в системах, выполняющих сложные вычисления.

Для этого каждый новый слой полупроводника необходимо выращивать поверх готовых схем. Обычные методы позволяют определить лишь приблизительный участок, на котором одновременно образуется несколько кристаллов. В местах их срастания нарушается порядок расположения атомов, электронам становится труднее перемещаться, и в результате чип работает хуже.

Новый процесс получил название EF-SCN. Участок окружают барьером из оксида, например оксида гафния. Барьер выделяет кислород, который препятствует зарождению кристаллов. У краев участка это воздействие наиболее сильное, а к центру оно ослабевает. В результате кристалл начинает расти в центре, а новые кристаллы поблизости уже не возникают.

Аналогичным образом команда научилась наносить металл только на нужные участки. На образцах из дисульфида и диселенида молибдена (MoSe₂) пленка рутения осела только на участках с MoSe₂.

Метод позволяет выращивать полупроводник непосредственно на чипе, без отдельного изготовления и переноса. Однако готовый многослойный процессор авторы не создали и не проверяли, станет ли он быстрее или экономичнее. Подойдет ли эта технология для заводского производства, покажут дальнейшие разработки.

KAIST разработал этот метод совместно с Ульсанским национальным институтом науки и технологий (UNIST), Университетом Ханьян и компанией TDS Innovation.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.