Исследователи разработали 2D-транзистор на основе висмута, который работает на 40% быстрее новейших 3-нанометровых кремниевых чипов от Intel и TSMC, потребляя при этом на 10% меньше энергии. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials.
Исследователи из Пекинского университета назвали свое изобретение «самым быстрым и эффективным транзистором из когда-либо созданных». Решение основано на использовании полевого транзистора Gate-all-around (GAAFET) с применением материалов на основе висмута. Новый подход кардинально отличается от Fin Field-Effect Transistor (FinFET) технологии, которая остается отраслевым стандартом с момента внедрения ее компанией Intel в 2011 году.
Структура GAAFET устраняет необходимость в избыточных конструкциях, используемых в FinFET, увеличивая площадь контакта между затвором и каналом. Исследователи сравнили это технологическое изменение с заменой высотных зданий на чипе на соединенные мосты, что значительно облегчает перемещение электронов.
Для оптимизации производительности ученые использовали 2D-полупроводниковые материалы с равномерной атомной толщиной и более высокой подвижностью по сравнению с кремнием. Чтобы преодолеть структурные проблемы и ограниченную эффективность ранее материалов, которые пробовали использовать ранее, китайские ученые разработали собственные материалы с нужными свойствами на основе висмута — Bi2O2Se и Bi2SeO5.
Теоретические расчеты и практические эксперименты подтвердили, что в новых материалах меньше дефектов, что обеспечивает плавный поток электронов.
В настоящее время исследователи работают над масштабированием производства. Они уже создали небольшие логические блоки с использованием новых транзисторов, демонстрирующие высокий коэффициент усиления напряжения при сверхнизких рабочих напряжениях. Подробно технология производства и результаты тестирования описаны в журнале Nature Materials.
