Phát Triển Chất Bán Dẫn Mới Siêu Mỏng Dựa Trên Silicon

Tháng 08/2017, các nhà khoa học Stanford hứa hẹn sẽ có thể tạo ra những con chip siêu nhỏ, với độ dày chỉ cỡ 3 nguyên tử, nhưng sẽ rất tiết kiệm năng lượng mà vẫn có đầy đủ chức năng. Phương pháp mới được thực hiện bằng cách bổ sung thêm 2 loại vật liệu bán dẫn là hafnium diselenide và zirconium diselenide vào silicon. Nếu được phát triển thành công, công nghệ sẽ không chỉ có những thiết bị siêu nhỏ dùng cho nhiều lĩnh vực khác nhau mà đồng thời, định luật nổi tiếng Moore sẽ có thể được duy trì thêm nhiều năm.

Mặc dù là thành phần rất quan trọng trong cả ngành công nghiệp bán dẫn trong nhiều thập kỷ, nhưng thực tế là silicon đang nhanh chóng đạt tới giới hạn vật lý của nó, việc tạo ra một con chip trên tiến trình nhỏ hơn 5nm theo cách làm hiện hành gần như là không thể. Điều này đã khiến nhiều người nghĩ rằng định luật Moore về tốc độ tăng số bóng bán dẫn trên một diện tích sẽ bị phá vỡ. Tuy nhiên, theo giải pháp đang phát triển bởi các nhà khoa học tại Stanford, tuổi thọ của định luật Moore có thể sẽ được kéo dài.

Cụ thể, phương pháp mới vẫn sử dụng silicon, nhưng kết hợp thêm 2 loại vật liệu là hafnium diselenide và zirconium diselenide, để tạo thành một tổ hợp mới, có khả năng tự cách điện tốt hơn nhiều so với chỉ riêng silicon. Nhờ phương pháp mới, nhóm nghiên cứu cho biết sẽ có thể tạo nên bảng mạch cho những con chip xử lý phức tạp, vẫn tiết kiệm năng lượng, và giảm được kích thước của các bóng bán dẫn. Định luật Moore không thể bất diệt do các định luật vật lý, nhưng có thể tồn tại thêm nhiều năm.

Tuy nhiên, đây chỉ mới là giai đoạn đầu của quá trình phát triển, vẫn còn nhiều thách thức khác trước khi đi vào thương mại hóa. Nhóm nghiên cứu cần phải cải thiện tiếp xúc giữa các bóng bán dẫn và bản mạch siêu mỏng, đồng thời phải đảm bảo khả năng cách điện và độ ổn định. Ngoài ra, việc biến cả hệ thống bán dẫn mới thành một con chip hoàn thiện và đưa vào thương mại hóa trên quy mô lớn cũng là vấn đề không hề đơn giản.

Tất cả các thách thức có thể sẽ phải mất thêm thời gian để vượt qua, nhưng nếu thành công, nó không chỉ bảo vệ định luật Moore cùng ngành công nghiệp bán dẫn thêm nhiều năm, mà còn mở ra một cánh cửa mới cho nhân loại bước vào kỷ nguyên của những hệ thống điện toán siêu nhỏ của tương lai.