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Los avances en materiales allanan el camino para los transistores 2D

Los investigadores resolvieron tres desafíos técnicos extremadamente difíciles que bloquearon efectivamente la realización del potencial mostrado por los materiales semiconductores 2D, un ingrediente clave para crear nuevos transistores de espesor atómico capaces de restablecer la Ley de Moore. Gracias al trabajo de un equipo de investigación multiinstitucional, la producción de materiales 2D de alta calidad a escala comercial ahora parece resuelta.

El avance del desarrollo de semiconductores se ve amenazado por las restricciones naturales impuestas por la forma en que se fabrican los transistores y los materiales utilizados. Este obstáculo para la Ley de Moore ha aparecido durante mucho tiempo en el horizonte, y los científicos con visión de futuro han investigado y desarrollado caminos alternativos para lograr la mejora continua buscada.

Una de las formas prácticas más probables en que la industria de los semiconductores puede dar un nuevo impulso es reemplazar el silicio con los llamados materiales 2D para crear transistores 2D. Los científicos que estudian de cerca los materiales 2D han encontrado varias cualidades interesantes que deberían ayudar a mejorar drásticamente el rendimiento, la eficiencia y la escalabilidad. El grupo de investigación de componentes (CR) de Intel, por ejemplo, presentó recientemente nueve trabajos de investigación, algunos de los cuales promocionan el uso de nuevos materiales 2D como un camino para el desarrollo de procesadores con más de un billón de transistores para 2030.

Ahora, se han resuelto tres desafíos críticos para la comercialización de materiales 2D, afirma el grupo internacional de científicos, lo que hace posible fabricar materiales 2D en forma de monocristal en obleas de silicio. Estos desafíos se han descrito específicamente de la siguiente manera:

  • control cinético preciso del crecimiento de material 2D capa por capa,
  • mantener un solo dominio durante el crecimiento para un grosor uniforme, y
  • capacidad de control a escala de obleas del recuento de capas y la cristalinidad.
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Puede leer el artículo completo para obtener más detalles sobre cada uno de estos desafíos y cómo fueron resueltos por los procesos inventados por el equipo multiinstitucional. El trabajo se detalla en un artículo (se abre en una nueva pestaña) titulado «Crecimiento de materiales 2D monocristalinos no epitaxiales por confinamiento geométrico» y publicado por la revista Nature.

Avance en la producción de materiales 2D

(Crédito de la imagen: Naturaleza)

Sang-Hoon Bae, uno de los líderes del proyecto y profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis, ciertamente parece confiar en el impacto de la investigación. «Creemos que nuestra técnica de crecimiento confinado puede llevar todos los grandes descubrimientos en física de materiales 2D al nivel de comercialización al permitir la construcción de heterouniones capa por capa de dominio único a escala de oblea», explicó Bae. . «Nuestro logro sentará una base sólida para que los materiales 2D se integren en entornos industriales».

Como ocurre con todas las investigaciones de esta naturaleza, pueden pasar años antes de que veamos materiales 2D utilizados en aplicaciones prácticas. Sin embargo, con compañías como Intel y Samsung profundamente involucradas en este proyecto, y el hecho de que Intel ya tiene transistores 2D Gate All Around (GAA) en su línea de investigación, ese futuro podría llegar antes de lo que piensa.

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