Ново изследване показва, че бъдещето на чиповете може да се крие под реалната граница от 4 нанометра, но само при правилен избор на материали и архитектура

Индустрията на полупроводниците е изправена пред едно от най-големите си предизвикателства - колко още могат да се намаляват транзисторите, преди законите на квантовата физика да поставят непреодолима бариера. Учени от Корейския институт за напреднали науки и технологии (KAIST) твърдят, че вече са намерили начин да изчисляват тази граница много по-точно и да помогнат на производителите на чипове да проектират следващите поколения процесори по-ефективно.

Изследването е особено актуално в момент, когато индустрията навлиза в ерата на 2-нанометровите технологични процеси. Макар тези означения отдавна да са се превърнали повече в маркетингови термини, отколкото в реални физически размери, транзисторите продължават да стават все по-малки и все по-близки до фундаменталните ограничения на квантовата механика. Основният проблем е квантовото тунелиране - явление, при което електроните започват да преминават през бариери, които според класическата физика би трябвало да ги спират. Това води до нежелани утечки на ток и по-ниска ефективност на транзисторите.

За да анализират проблема, учените са използвали еднослоен молибденов дисулфид (MoS₂) - материал, който от години се разглежда като потенциален наследник на силиция при бъдещите поколения чипове. Чрез моделиране на различни комбинации от метали и контактни структури те са установили, че границата на миниатюризацията не е фиксирана стойност. Тя зависи както от използваните материали, така и от начина, по който електродите се свързват към полупроводниковия канал.

Резултатите дават повод за оптимизъм. Според изчисленията на екипа, при подходящ подбор на металите и конструкцията на контактите критичната дължина на тунелиране може да бъде намалена до под 4 нанометра реален физически размер. Това не означава, че утре ще видим масово производство на подобни транзистори, но предоставя на инженерите мощен инструмент за предварително моделиране на бъдещи технологии и намалява необходимостта от скъпи експериментални разработки.

Откритието идва в момент, когато търсенето на все по-мощни чипове за изкуствен интелект, суперкомпютри и мобилни устройства расте с невиждани темпове. Ако подходът на KAIST бъде потвърден и приложен в индустрията, той може да удължи живота на закона на Мур и да отвори път към още по-компактни, по-бързи и по-енергийно ефективни процесори през следващото десетилетие.