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Mar 12, 2023

Ingenieros “cultivan” transistores atómicamente delgados sobre chips de computadora

Electrónica y sensores INSIDER Aplicaciones emergentes de IA, como chatbots que

Electrónica y sensores INSIDER

Las aplicaciones emergentes de IA, como los chatbots que generan lenguaje humano natural, exigen chips informáticos más densos y potentes. Pero los chips semiconductores se fabrican tradicionalmente con materiales a granel, que son estructuras cuadradas en 3D, por lo que es muy difícil apilar varias capas de transistores para crear integraciones más densas.

Sin embargo, los transistores semiconductores hechos de materiales 2D ultrafinos, cada uno con un grosor de solo tres átomos, podrían apilarse para crear chips más potentes. Con este fin, los investigadores del MIT han demostrado una tecnología novedosa que puede "hacer crecer" de manera efectiva y eficiente capas de materiales de dicalcogenuro de metal de transición (TMD) 2D directamente sobre un chip de silicio completamente fabricado para permitir integraciones más densas.

El crecimiento de materiales 2D directamente en una oblea CMOS de silicio ha planteado un gran desafío porque el proceso generalmente requiere temperaturas de alrededor de 600 °C, mientras que los transistores y circuitos de silicio podrían romperse cuando se calientan por encima de los 400 °C. Los investigadores ahora han desarrollado un proceso de crecimiento a baja temperatura que no daña el chip. La tecnología permite que los transistores semiconductores 2D se integren directamente sobre los circuitos de silicio estándar.

En el pasado, los investigadores cultivaron materiales 2D en otros lugares y luego los transfirieron a un chip o una oblea. Esto a menudo provoca imperfecciones que dificultan el rendimiento de los dispositivos y circuitos finales. Además, transferir el material sin problemas se vuelve extremadamente difícil a escala de oblea. Por el contrario, este nuevo proceso produce una capa suave y muy uniforme en toda una oblea de 8 pulgadas.

La nueva tecnología también puede reducir significativamente el tiempo que lleva cultivar estos materiales. Mientras que los enfoques anteriores requerían más de un día para hacer crecer una sola capa de materiales 2D, el nuevo enfoque puede hacer crecer una capa uniforme de material TMD en menos de una hora en obleas completas de 8 pulgadas.

Debido a su alta velocidad y alta uniformidad, la nueva tecnología permitió a los investigadores integrar con éxito una capa de material 2D en superficies mucho más grandes de lo que se había demostrado anteriormente. Esto hace que su método sea muy adecuado para su uso en aplicaciones comerciales, donde las obleas de 8 pulgadas o más son clave.

"El uso de materiales 2D es una forma poderosa de aumentar la densidad de un circuito integrado. Lo que estamos haciendo es como construir un edificio de varios pisos. Si tiene un solo piso, que es el caso convencional, no albergará a muchas personas. Pero "Con más pisos, el edificio albergará a más personas. Gracias a la integración heterogénea en la que estamos trabajando, tenemos silicio como primer piso y luego podemos tener muchos pisos de materiales 2D integrados directamente en la parte superior", dijo Jiadi Zhu, un electricista. estudiante de posgrado en ingeniería y ciencias de la computación y coautor principal de un artículo sobre esta nueva técnica.

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