Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Pequim afirma ter superado limitações tecnológicas para aumentar o desempenho do chip usando meios relativamente simples. Os cientistas literalmente mudaram a direção da produção de transistores, abandonando tanto os scanners modernos quanto o silício.
Fonte da imagem: Universidade de Pequim
É geralmente aceito que o lançamento de semicondutores de 2 nm e soluções com padrões de processo mais baixos está associado à transição para a litografia EUV e novas arquiteturas de transistores. Tudo isso exige gastos colossais em recursos de desenvolvimento e produção. Entretanto, mesmo com a disponibilidade de tais recursos, a exportação de equipamentos de alta tecnologia é estritamente limitada pelos Estados Unidos e seus parceiros. Em particular, a China está proibida de vender scanners EUV e até mesmo versões modernas de scanners DUV de 193 nm.
Um grupo de cientistas da Universidade de Pequim trabalhou inicialmente em uma nova tecnologia de fabricação de chips na tentativa de contornar as sanções, mas acabou obtendo um resultado fundamentalmente novo: eles criaram um processo de fabricação para transistores 2D usando materiais que não contêm silício. Os pesquisadores dizem que esses transistores “revolucionários” podem ser feitos usando equipamentos típicos usados na indústria de semicondutores. Pelo menos o chip foi feito em uma linha universitária experimental, que dificilmente estará equipada com tecnologia de ponta.
Óxidos de bismuto foram usados como materiais para o canal e a porta do transistor: Bi₂O₂Se para o canal e Bi₂SeO₅ para a porta. Devido às suas propriedades, esses materiais podem ser aplicados a um substrato em camadas atomicamente finas e uniformes, o que garante a repetibilidade do processo e a estabilidade das características do transistor. É por essa propriedade que um transistor baseado em Bi₂O₂Se e Bi₂SeO₅ é considerado um transistor 2D. Arquitetonicamente, é um transistor de efeito de campo de matriz de portas (GAAFET). Os desenvolvedores descrevem sua estrutura como uma “ponte tecida” em vez dos tradicionais “arranha-céus” FinFET.
Segundo os pesquisadores, a alta permissividade dos materiais utilizados permite criar estruturas de comportas ultrafinas que não permitem correntes de fuga, o que reduz a tensão de comutação dos transistores. Isso, por sua vez, aumenta a velocidade de comutação dos transistores e reduz o consumo de energia.
Os cientistas afirmam que seus transistores 2D operam 40% mais rápido do que os transistores de 3 nm de última geração da TSMC e da Intel, enquanto reduzem o consumo de energia em 10%. Eles também desenvolveram um circuito lógico simples baseado nos novos transistores e confirmaram experimentalmente suas impressionantes características de desempenho.