Por que isso importa: A Lei de Moore está em suporte de vida há algum tempo, mas ainda não está morta. Fabricantes de chips estão queimando petróleo da meia-noite para miniaturizar projetos de transistores, e uma equipe de pesquisadores na China criou o que se acredita ser o menor até agora.
Por várias décadas, cientistas e engenheiros reduziram os transistores até o ponto em que suas menores características são compostas apenas por dezenas de átomos. Desde os primeiros circuitos integrados na década de 1950, a taxa de progresso na miniaturização de transistores seguiu a Lei de Moore, que previa que a densidade de componentes ativos em chips integrados dobraria a cada dois anos.
Como muitos de nossos leitores sabem, o progresso nessa direção tem desacelerou significativamente nos últimos anos. A principal razão é que estamos nos aproximando rapidamente dos limites físicos do que é possível com os materiais existentes e os processos de fabricação mais avançados que temos.
Mais especificamente, não podemos fazer portas de transistor, que controlam o fluxo de corrente da fonte para o dreno, muito menores que 5 nm por causa de algo chamado tunelamento quântico que os impede de funcionar como pretendido. Materiais como grafeno e nanotubos de carbono podem ser vitais para fazer transistores ainda menores graças às suas propriedades físicas, mas construir dispositivos funcionais levará tempo.
em um papel Publicados esta semana, pesquisadores chineses explicam que criaram um transistor com o menor comprimento de porta já relatado. Este marco foi possível através do uso criativo de grafeno e dissulfeto de molibdênio e empilhando-os em uma estrutura de escada com dois degraus.
No degrau superior está a fonte e no inferior está o ralo. Ambos são feitos de uma liga de titânio e paládio separados pela superfície da escada, que é feita de uma única folha de um material semicondutor chamado dissulfeto de molibdênio, que por sua vez repousa sobre uma camada de dióxido de háfnio que atua como isolante. .
O interior do degrau superior é literalmente um sanduíche de alumínio coberto de óxido de alumínio, repousando sobre uma folha de grafeno, uma única camada de átomos de carbono. O óxido de alumínio atua como isolante elétrico, exceto por uma pequena abertura na parede vertical do degrau superior, onde a folha de grafeno pode entrar em contato com o dissulfeto de molibdênio. Toda a estrutura da escada repousa sobre uma espessa camada de dióxido de silício.
O truque para esse design é que a borda da folha de grafeno é usada, o que significa que quando o portão é definido para o estado “ligado”, ele tem apenas 0,34 nm de largura, essencialmente a largura da camada de grafeno. . Outra característica notável deste “transistor de parede lateral” é a sua fuga de corrente insignificante devido à maior resistência de estado desligado. Os fabricantes podem aproveitar essa qualidade para aplicações de baixa potência. O melhor de tudo, seria relativamente fácil de fabricar, embora muitos dos protótipos exigissem bastante tensão para funcionar.
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O pesquisador da Universidade de Tsinghua, Tian-Ling Ren, foi co-autor do estudo e disse que este poderia ser “o último nó da lei de Moore”. Ele também acredita que ir para menos de 0,34nm para o tamanho do portão é quase impossível.
Claro, os pesquisadores por trás do novo transistor só mostraram que um transistor funcional pode ser fabricado usando materiais finos de um átomo sem inventar um novo processo para o posicionamento preciso das camadas necessárias. A construção confiável de bilhões desses transistores de parede lateral continua sendo um sonho distante, mas é um passo crítico nessa direção, alimentando a esperança de dispositivos mais rápidos e com maior eficiência energética no futuro.
Enquanto isso, Samsung, Intel e TSMC estão trabalhando duro para fazer porta ao redor (GAA-FET) transistores uma realidade e padronização interconexões para projetos de chiplet.
