Bóng bán dẫn là một trong những thành phần quan trong của bộ vi xử lý. Trước đó đã có một định luật kinh điển về bóng bán dẫn trên 1 con chip. Tuy nhiên mới đây, một công nghệ sản xuất chip mới với kích thước cực nhỏ có thể sẽ phá vỡ định luật Moore này. Việc phá vỡ định luật trên có lẽ sẽ đánh dấu bước ngoặc mới trong công nghệ. Nếu bạn cũng quan tâm đến các kiến thức về công nghệ mới cũng như việc sản xuất chip và các định luật kinh điển thì hãy theo dõi thông tin dưới đây.
Định luật Moore
Được phát hiện vào năm 1965 bởi đồng sáng lập Intel Gordon Moore, định luật Moore đã trở thành quy tắc cho sự tiến bộ của công nghệ bán dẫn. Theo định luật này, lượng bóng bán dẫn (transistor) trên một con chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 2 năm. Trong khi mức năng lượng tiêu thụ giảm đi một nửa. Năm 2000 định luật được sửa đổi và công nhận là sau mỗi chu kỳ 18 tháng. Tuy nhiên, có một số thông tin cho rằng Gordon Moore đã công bố sửa đổi định luật của ông là 24 tháng nhưng báo chí tại thời điểm đó đã viết là 18 tháng.
Sản xuất chip nhỏ chỉ 1nm
Theo SCMP, bài nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature, tác giả gồm các nhà khoa học từ TSMC, Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học Quốc gia Đài Loan (NTU) đã mô tả quy trình sản xuất chip nhỏ hơn 1 nm bằng cách sử dụng bismuth. Đây là một nguyên tố bán kim loại làm điện cực cho bóng bán dẫn.
Khó khăn trong khâu chọn vật liệu
Những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay có thể sản xuất chip nhỏ đến 3 nm. Nhưng công nghệ mới sẽ “phá vỡ giới hạn của định luật Moore”, Chih-I Wu, Giáo sư đến từ NTU, đồng tác giả bài nghiên cứu cho biết. Một trong những cản trở khi cải tiến quy trình sản xuất chip nằm ở cấu trúc và chọn vật liệu phù hợp. Theo Tom’s Hardware, việc thu nhỏ kích thước chip nhưng số bóng bán dẫn dày đặc có thể làm tăng điện trở tại các điện cực. Từ đó làm ảnh hưởng đến hiệu năng hoạt động.
Nghiên cứu cho thấy sử dụng bismuth làm điện cực giúp giảm đáng kể điện trở, tăng cường độ dòng điện bóng bán dẫn. Hiện tại, công nghệ của TSMC sử dụng vonfram làm điện cực, còn Intel là coban.
Công nghệ vẫn đang trong quá trình thử nghiệm
Công nghệ sản xuất chip dưới 1 nm của TSMC vẫn đang được thử nghiệm. Sau khi hoàn tất thì sẽ sản xuất hàng loạt trong vài năm tới. Ngoài ra, các nghiên cứu tiếp theo có thể cân nhắc việc sử dụng chất liệu điện cực khác thay vì bismuth. Những năm qua, các hãng chip trên thế giới liên tục đầu tư vào bán dẫn. Có thể xem đây là lĩnh vực công nghệ được đánh giá then chốt trong tương lai.
Đầu tháng 5, hãng IBM Mỹ đã giới thiệu công nghệ sản xuất chip 2nm đầu tiên trên thế giới. Quy trình này có thể giúp tăng thời lượng pin cho smartphone gấp 4 lần. Cắt giảm khí thải carbon của trung tâm dữ liệu. Tăng tốc độ laptop và hỗ trợ ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) hiệu suất cao.
Trung Quốc cũng đang tìm cách bắt kịp Mỹ trong lĩnh vực bán dẫn. Trong bối cảnh những tiến bộ công nghệ có thể khiến định luật Moore bị phá vỡ. Theo SCMP, chính phủ Trung Quốc đã đề ra kế hoạch 5 năm. Trong đó có nhắc đến công nghệ bán dẫn tiềm năng “hậu” định luật Moore.
Nguồn: khoahoc.tv