Notícias

Jan 06, 2024

Engenheiros “criam” transistores atomicamente finos em cima de chips de computador

Eletrônica e sensores INSIDER Aplicações emergentes de IA, como chatbots que

INSIDER de Eletrônica e Sensores

Aplicativos emergentes de IA, como chatbots que geram linguagem humana natural, exigem chips de computador mais densos e poderosos. Mas os chips semicondutores são tradicionalmente feitos com materiais a granel, que são estruturas 3D quadradas, portanto, empilhar várias camadas de transistores para criar integrações mais densas é muito difícil.

No entanto, transistores semicondutores feitos de materiais 2D ultrafinos, cada um com apenas três átomos de espessura, podem ser empilhados para criar chips mais poderosos. Para este fim, os pesquisadores do MIT demonstraram uma nova tecnologia que pode efetivamente e eficientemente "crescer" camadas de materiais de dicalcogeneto de metal de transição 2D (TMD) diretamente sobre um chip de silício totalmente fabricado para permitir integrações mais densas.

O cultivo de materiais 2D diretamente em um wafer CMOS de silício representa um grande desafio porque o processo geralmente requer temperaturas de cerca de 600 °C, enquanto os transistores e circuitos de silício podem quebrar quando aquecidos acima de 400 °C. Os pesquisadores agora desenvolveram um processo de crescimento em baixa temperatura que não danifica o chip. A tecnologia permite que transistores semicondutores 2D sejam integrados diretamente em circuitos de silício padrão.

No passado, os pesquisadores cultivavam materiais 2D em outro lugar e depois os transferiam para um chip ou wafer. Isso geralmente causa imperfeições que prejudicam o desempenho dos dispositivos e circuitos finais. Além disso, a transferência suave do material torna-se extremamente difícil em escala de wafer. Por outro lado, esse novo processo cria uma camada suave e altamente uniforme em todo um wafer de 8 polegadas.

A nova tecnologia também é capaz de reduzir significativamente o tempo necessário para cultivar esses materiais. Embora as abordagens anteriores exigissem mais de um dia para cultivar uma única camada de materiais 2D, a nova abordagem pode desenvolver uma camada uniforme de material TMD em menos de uma hora em wafers inteiros de 8 polegadas.

Devido à sua rápida velocidade e alta uniformidade, a nova tecnologia permitiu aos pesquisadores integrar com sucesso uma camada de material 2D em superfícies muito maiores do que foi demonstrado anteriormente. Isso torna seu método adequado para uso em aplicações comerciais, onde wafers de 8 polegadas ou maiores são essenciais.

"Usar materiais 2D é uma maneira poderosa de aumentar a densidade de um circuito integrado. O que estamos fazendo é como construir um prédio de vários andares. Se você tiver apenas um andar, que é o caso convencional, não comportará muitas pessoas. Mas com mais andares, o prédio comportará mais pessoas. Graças à integração heterogênea em que estamos trabalhando, temos silício como primeiro andar e depois podemos ter muitos andares de materiais 2D diretamente integrados no topo", disse Jiadi Zhu, um elétrico estudante de pós-graduação em engenharia e ciência da computação e co-autor principal de um artigo sobre essa nova técnica.

Fonte