Группа исследователей под руководством Чунсена Лю (Chunsen Liu) из Фуданьского университета в Шанхае создала первый в истории полностью функциональный 2D-CMOS-чип, сочетающий атомарно тонкие 2D-ячейки памяти с традиционным кремниевым чипом. Это достижение, подробно описанное в журнале Nature, устраняет разрыв между концептуальным потенциалом 2D-материалов и их реальным применением.
На протяжении десятилетий ученые упорно работали над уменьшением размеров микросхем на кремниевых чипах, но теперь эта технология приближается к своим физическим пределам. двумерные материалы, толщина которых составляет всего один слой атомов, обещают решить эту проблему, но их интеграция в обычные процессоры была серьезным инженерным препятствием, учитывая их хрупкость и нестабильность.
Чтобы преодолеть эти трудности, команда придумала новую технологию, которую они назвали Atom2Chip. Эта технология включает в себя несколько ключевых инноваций, в том числе полноуровневый процесс на чипе, который позволяет интегрировать 2D-материал (монослойный дисульфид молибдена) на шероховатую поверхность КМОП-чипа, и специальную упаковку для защиты хрупкого атомного слоя. Исследователи также разработали новую кросс-платформенную систему, чтобы обеспечить беспрепятственное взаимодействие новых 2D-схем с уже существующей КМОП-платформой.
В результате получился не просто простой лабораторный прототип, а полноценный 1-килобайтный чип 2D NOR флеш-памяти, способный выполнять сложные операции, управляемые инструкциями. В ходе испытаний эта микросхема работала на тактовой частоте 5 МГц и продемонстрировала высокую скорость программирования и стирания (20 наносекунд) при низком энергопотреблении.
Этот 2D флеш-чип служит образцом для устройств памяти следующего поколения, обещая большую плотность и высокую энергоэффективность. Хотя демонстрация посвящена хранению данных, тот же подход может быть однажды применен к процессорам. Такие усовершенствования могут привести к созданию более быстрых, тонких и энергоэффективных устройств.
Источник(и)
Природа через Tech Xplore