Chinesische Wissenschaftler haben ein neues, ultradünnes Halbleitermaterial entwickelt, das die Herstellung schnellerer und energieeffizienterer Mikrochips ermöglichen soll. Diese Chips werden künstliche Intelligenzanwendungen auf Geräten antreiben.
Das neue Halbleitermaterial ist nur 0,7 Nanometer dick. Das Herstellungsverfahren wurde laut einem Bericht der South China Morning Post von einem Team unter der Leitung von Zhang Guangyu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Liu Kaihui von der Universität Peking entwickelt. Die neuen Chips sollen die Leistungsfähigkeit von KI-Anwendungen auf mobilen Geräten deutlich steigern.
Chinesische Wissenschaftler nutzten 2D-Material, um Silizium für KI-Chips zu ersetzen
Den Forschern ist es gelungen, eine wichtige Hürde bei der Verkleinerung herkömmlicher Siliziumchips zu überwinden. Mit der MiniaturisierungtronGeräte stoßen herkömmliche Computerchips an ihre physikalischen Grenzen, was ihre Leistungsfähigkeit beeinträchtigt.
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Chinesische Wissenschaftler arbeiteten an zweidimensionalen Übergangsmetalldichalkogeniden (TMDs) als mögliche Alternative zu herkömmlichem Silizium. Der Unterschied in der Materialdicke ist beträchtlich: TMD ist nur 0,7 Nanometer dick, Silizium hingegen 5 bis 10 Nanometer.
Ein weiterer Vorteil von TMD-basierten Chips besteht darin, dass sie weniger Strom verbrauchen und besseretron als Silizium aufweisen. Dadurch eignen sie sich besser für extrem verkleinerte Transistoren in photonischen undtronChips der nächsten Generation.
Bei der traditionellen Kristallherstellung entstehen häufig unreine Kristalle, da Atome Schicht für Schicht auf einem Substrat angeordnet werden. „Um es verständlicher zu machen, kann man sagen, dass der Prozess dem Bau einer Mauer aus Ziegelsteinen entspricht“, erklärte Kaihui gegenüber der Nachrichtenagentur Xinhua
„Dies ist auf unkontrollierbare atomare Anordnungen beim Kristallwachstum und die Ansammlung von Verunreinigungen und Defekten zurückzuführen.“
Ein Chip in der Größe eines Fingernagels wird über mehr Rechenleistung verfügen
Das Team positionierte die erste Atomlage während des Prozesses auf dem Substrat, wie es bei einem herkömmlichen Verfahren üblich ist. Der Unterschied bestand darin, die nachfolgenden Atome zwischen der ersten Kristalllage und dem Substrat zu platzieren.
Das neue Verfahren heißt „Grenzflächenwachstum“ und gewährleistet, dass die Struktureigenschaften jeder einzelnen Kristallschicht exakt durch das darunterliegende Substrat vorgegeben werden. Dadurch wird die Ansammlung von Defekten an einer Stelle verhindert und die strukturelle Präzision erhöht.
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Laut Angaben auf der Website der Peking-Universität erreichte die Studie eine Kristallbildungsrate von 50 Schichten pro Minute. Mit dem Verfahren konnten maximal 15.000 Schichten erzeugt werden.
Die Universität erklärte, die atomare Ausrichtung in jeder Schicht sei präzise gesteuert und perfekt parallel zueinander. Die hergestellten Kristalle bestünden aus Materialien, die internationalen Standards entsprächen, darunter Molybdändisulfid, Niobdisulfid und einige weitere. Alle diese Materialien entsprächen den globalen Standards für Materialien für integrierte Schaltungen, so die Forscher.
Liu erklärte, dass diese 2D-Kristalle, in Kombination mit anderen Transistormaterialien, die Chipintegration verbessern können. Die Transistordichte lässt sich dadurch erheblich steigern, was die Rechenleistung auf einem Mikrochip von der Größe eines Fingernagels deutlich erhöht.
