Khi vật liệu silicon truyền thống ngày càng tiến gần đến giới hạn vật lý, ngành công nghiệp bán dẫn đang đứng trước một bước ngoặt quan trọng của sự chuyển đổi. Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Tokyo gần đây đã phát triển một bóng bán dẫn mới dựa trên indium oxide pha tạp gallium (InGaOx), hứa hẹn sẽ kéo dài vòng đời của Định luật Moore trong các ứng dụng tính toán cao như trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn. Sự đổi mới này có thể mở ra một chương mới trong thiết kế bóng bán dẫn trong kỷ nguyên hậu silicon.
Mục lục
Bóng bán dẫn đối mặt với tình trạng tắc nghẽn: Tìm kiếm giải pháp thay thế cho silicon
Kể từ khi được phát minh vào thế kỷ 20, transistor đã là thành phần cốt lõi của thiết bị điện tử hiện đại, hoạt động như những công tắc nhỏ bé điều khiển và khuếch đại tín hiệu điện. Tuy nhiên, khi các thiết bị điện tử tiếp tục theo đuổi việc thu nhỏ kích thước và nâng cao hiệu suất, transistor silicon truyền thống đang dần chạm đến giới hạn vật lý, đối mặt với hai thách thức song song về hiệu suất và mức tiêu thụ điện năng. Điều này buộc các nhà khoa học phải tích cực tìm kiếm vật liệu và thiết kế mới để vượt qua những rào cản công nghệ hiện tại và thúc đẩy sự phát triển không ngừng của công nghệ vi điện tử.
Oxit indi: vật liệu lý tưởng cho bóng bán dẫn thế hệ tiếp theo
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Tokyo tin rằng indium oxide pha tạp gali (InGaOx) đã mở ra một hướng đi tốt hơn cho sự phát triển của bóng bán dẫn. Vật liệu này có thể tạo thành cấu trúc tinh thể có trật tự cao, thúc đẩy đáng kể sự chuyển động hiệu quả của các electron, yếu tố then chốt để cải thiện hiệu suất của bóng bán dẫn.
Hơn nữa, bóng bán dẫn mới sử dụng thiết kế “Gate-All-Around” (GAA) cải tiến. Điều này cho phép cổng điều khiển công tắc bao phủ hoàn toàn đường dẫn dòng điện, tăng đáng kể độ linh động của electron và nâng cao độ ổn định lâu dài của bóng bán dẫn. Trưởng nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Anlan Chen, lưu ý rằng cấu trúc cổng-all-around cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng một cách hiệu quả.
Khắc phục khuyết điểm: đạt hiệu suất cao và độ tin cậy cao
Để tối ưu hóa hơn nữa các tính chất điện của InGaOx, nhóm nghiên cứu đã pha tạp indi oxit với gali. Tác giả chính Shoji Kobayashi giải thích rằng indi oxit thường chứa các lỗ khuyết oxy, có thể gây ra tán xạ hạt tải và làm giảm độ ổn định của thiết bị. Bằng cách pha tạp gali, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc triệt tiêu các lỗ khuyết oxy này, cải thiện đáng kể độ tin cậy của bóng bán dẫn.
Về quy trình sản xuất, nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ 123 công nghệ lắng đọng lớp nguyên tử để phủ từng lớp màng mỏng InGaOx lên vùng kênh dẫn của transistor cổng quấn quanh. Sau đó, màng mỏng được chuyển đổi thành cấu trúc tinh thể cần thiết thông qua xử lý nhiệt, và cuối cùng, transistor hiệu ứng trường oxit kim loại (MOSFET) hiệu suất cao đã được chế tạo thành công. Tiến sĩ Trần An Lan cho biết MOSFET quấn quanh này đạt độ linh động cao 44,5 cm²/Vs và có thể hoạt động ổn định trong gần ba giờ dưới áp lực, chứng tỏ độ tin cậy tuyệt vời.
Tiến tới tương lai: Động lực mới cho các ứng dụng AI và dữ liệu lớn
Kết quả nghiên cứu này cung cấp một thiết kế linh kiện điện tử mật độ cao đáng tin cậy cho các ứng dụng có yêu cầu tính toán cao, chẳng hạn như dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo. Sự đột phá của bóng bán dẫn InGaOx mới báo hiệu sự vận hành trơn tru của công nghệ thế hệ tiếp theo, sẽ có tác động đáng kể đến cuộc sống hàng ngày của con người. Việc cải thiện hiệu suất bóng bán dẫn đồng nghĩa với việc đào tạo AI sẽ hiệu quả hơn và xử lý dữ liệu sẽ nhanh hơn trong tương lai, mang lại nhiều khả năng đổi mới hơn cho mọi lĩnh vực của cuộc sống.
Tài liệu tham khảo:
- Tiếp tục áp dụng Định luật Moore để hỗ trợ phát triển AI! Đại học Tokyo phát triển “transistor mới” để thay thế vật liệu silicon
- Crystal-Powered Transistor Could Replace Silicon and Supercharge AI
(Nguồn gốc của bức ảnh đầu tiên:iStock)
Về mài mòn: Chúng tôi cung cấp các điều chỉnh tùy chỉnh để điều chỉnh tỷ lệ theo nhu cầu gia công, nhằm đạt hiệu quả tối đa.
Hãy liên hệ với chúng tôi, sẽ có chuyên gia hỗ trợ giải đáp cho bạn.
Nếu cần báo giá tùy chỉnh, hãy liên hệ với chúng tôi.
Thời gian hỗ trợ khách hàng: Thứ Hai đến Thứ Sáu, từ 09:00 đến 18:00.
phone：07 223 1058
Nếu có chủ đề muốn tìm hiểu hoặc không thể nói rõ qua điện thoại, hãy nhắn tin trực tiếp qua Facebook nhé~~
honway fb：https://www.facebook.com/honwaygroup
Các bài viết mà bạn có thể quan tâm…
[wpb-random-posts]
