Hybrydowy układ elektroniczny

fot. pixabay

Naukowcy stworzyli w pełni funkcjonalny układ pamięci o grubości zaledwie kilku atomów i po raz pierwszy byli go w stanie zintegrować z konwencjonalnymi układami scalonymi. Ten postęp może utorować drogę do bardziej wydajnych i energooszczędnych urządzeń elektronicznych.

Dekady innowacji pozwoliły na miniaturyzację obwodów w układach komputerowych, jednak układy krzemowe osiągają obecnie swoje fizyczne granice integracji. Rozwiązaniem są materiały dwuwymiarowe, które można zmniejszyć jeszcze bardziej, a przy tym charakteryzują się one lepszymi właściwościami elektronicznymi.

Do tej pory problem z ich wykorzystaniem do tego celu polegał na tym, że można było z nich budować jedynie proste układy, a ich integracja z tradycyjnymi procesorami okazywała się być bardzo skomplikowana. Dzięki badaniom Chunsen Liu z Uniwersytetu Fudan w Szanghaju, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature, trwale pokonano te przeszkody. Jemu i jego współpracownikom udało się połączyć cienkie komórki pamięci 2D bezpośrednio z konwencjonalnym chipem krzemowym, tworząc pierwszy na świecie dwuwymiarowy układ o hybrydowej architekturze opartej na krzemie.

Badacze opracowali specjalną metodę ATOM2CHIP, która pozwala na wytworzenie materiału pamięci o grubości zaledwie kilku atomów bezpośrednio na standardowym chipie krzemowym. Rozwiązało to główny problem inżynieryjny, jakim było niezawodne połączenie supercienkiej warstwy 2D i jej skomunikowanie z grubszymi obwodami krzemowymi znajdującymi się tuż pod nią. Naukowcy opracowali również rodzaj obudowy chroniącej delikatne materiały 2D przed naprężeniami, ciepłem i elektrycznością statyczną.

Aby zaprezentować funkcjonalność innowacyjnego układu, zespół przeprowadził testy, taktując go częstotliwością 5MHz. Aby potwierdzić niezawodność działania każdego z elementów systemu pamięci, wykorzystał również znaną platformę testową. Układ stworzony przez naukowców nie był prototypem laboratoryjnym, lecz funkcjonalnym chipem, który jest w stanie działać w świecie rzeczywistym. Zużywa bardzo mało energii, jest szybszy niż starsze pamięci krzemowe i obsługuje złożone operacje, których wymagają współczesne systemy i urządzenia.

Praca chińskich naukowców może zapoczątkować rozwój nowej generacji ultraszybkich pamięci i bardziej niezawodnych układów scalonych. Może to doprowadzić do przełomu w zaawansowanych obliczeniach AI i fundamentalnie zmienić sposób, w jaki komputery przechowują i przetwarzają informacje.

(rr)