Transistor Thoát Khí Có Thể Sẽ Kéo Dài Định Luật Moore Thêm 20 Năm

Định luật Moore viết rằng: “Số lượng transistor trên mỗi đơn vị inch vuông (khoảng đương 6.45 cm vuông) sẽ tăng lên gấp đôi sau mỗi năm”. Đây được xem là hướng phát triển cho ngành sản xuất điện tử, cho phép họ có thể sản xuất ra những thiết bị càng ngày càng tinh vi, giá thành lại rẻ hơn. Tuy nhiên, các nhà khoa học lo ngại khi transistor nhỏ tới giới hạn cùng cực, định luật Moore không còn đúng nữa, ngành sản xuất linh kiện điện tử sẽ chững lại tại giới hạn cao nhất. Dự kiến thời điểm đó sẽ là năm 2025.

Nhiều nhà nghiên cứu hiện vẫn đi tìm kiếm phương thức mới cho định luật Moore, và các nhà khoa học tại Đại học RMIT Úc có thể đã thành công. Khoảng đầu tháng 12/2018, họ tuyên bố đã sản xuất được một transistor thoát khí ACT (Air Channel Transistor) dựa trên yếu tố kim loại, có thể kéo dài giới hạn Moore thêm khoảng 2 thập kỷ.

Thiết bị ACT sẽ loại bỏ hoàn toàn chất bán dẫn. Thay vào đó, nó dùng hai điện cực kim loại đặt cách nhau 35 nanomet, một cánh cổng kim loại để điều chỉnh luồng ra và vào. Khoảng cách giữa hai điện cực kim loại là vừa đủ để các electron có thể dễ dàng qua lại trong nhiệt độ phòng và không bị phân tán khắp nơi.

Giáo sư Shruti Nirantar, tác giả nghiên cứu đã viết trong báo cáo khoa học mới được đăng tải tại Nano Letters: “Không như các transistor thông thường có trong đồ điện tử, thiết bị của chúng tôi cho khả năng tạo được mạng lưới transistor 3 chiều. Có nghĩa là ta có thể dừng việc làm cho transistor càng nhỏ càng tốt, tập trung được vào tạo nên cấu trúc 3D, cho thêm nhiều transistor hơn trong mỗi đơn vị diện tích”

Sử dụng kim loại và không khí thay thế chất bán dẫn đem lại nhiều lợi thế khác nữa. Số lượng bước phải xử lý ít hơn, cho phép bỏ qua bức xử lý nhiệt, oxy hóa, … Điều đó sẽ khiến cho giá thành sản xuất giảm xuống. Hơn nữa, thay thế silicon bằng kim loại đồng nghĩa với việc các thiết bị ACT sẽ có thể được đặt lên bất kì bề mặt điện môi nào, cho phép dòng điện chảy hiệu quả hơn. Bà Nirantar giải thích: “Thiết bị có thể được đặt trên kính siêu mỏng, nhựa và các bề mặt đàn hồi. Nên có thể lắp nó trong các công nghệ dẻo và uốn cong được”

Một trong những ứng dụng khác là ACT có thể được dùng trong môi trường phóng xạ cao hoặc trong vũ trụ, vì dòng chảy electron giữa các điện cực cũng rất hiệu quả trong môi trường chân không.

Bản báo cáo hiện nay là bằng chứng cho thấy thiết bị hoạt động được, bước tiếp theo sẽ là tăng tính ổn định, làm cho nó hiệu quả hơn. Theo lý thuyết, tốc độ của ACT có thể nhanh hơn tốc độ thiết bị sử dụng chất bán dẫn khoảng 10,000 lần. Cần thêm các nghiên cứu khác để biết rõ được giới hạn của ACT, giúp mang đến những đột phá mới.