Ingenieure entwickeln mehrschichtige Chips: revolutionäre Technologie ohne Silizium und mit TMD-Materialien

BerlinDie Elektronikbranche steht vor der Herausforderung, dass die Anzahl der Transistoren, die auf einen einzelnen Chip passen, an ihre Grenzen stößt. Ingenieure konzentrieren sich nun darauf, Chips mit mehreren Schichten von halbleitenden Komponenten zu entwickeln. Ingenieure am MIT haben eine neue Methode entwickelt, um diese Chips ohne herkömmliche Silizium-Wafer-Basen herzustellen. Diese innovative Methode soll die Fähigkeit der Chips, Daten zu verarbeiten und Berechnungen durchzuführen, erheblich verbessern.

Hauptmerkmale dieser neuen Technologie sind:

• Keine Notwendigkeit für Silizium-Wafersubstrate
• Einsatz bei niedrigeren Temperaturen (< 400°C) möglich
• Ermöglicht direkten Kontakt zwischen halbleitenden Schichten
• Potenzial zur Konstruktion von KI-Hardware, die so leistungsfähig ist wie moderne Supercomputer

Diese Innovation nutzt 2D-Materialien, sogenannte Übergangsmetalldichalcogenide (TMDs), die vielversprechend für die Herstellung kleinerer, leistungsstarker Transistoren sind. Diese Materialien behalten ihre hervorragenden Halbleitereigenschaften, selbst wenn sie extrem dünn sind. Vorher wurden dicke Siliziumschichten als Basis verwendet, was die Kommunikation zwischen den Schichten verzögerte. Der neue Prozess verändert dies grundlegend, was möglicherweise die Dichte von Halbleitern auf einem Chip verdoppeln kann.

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Forscher haben einen bedeutenden Fortschritt in der Materialwissenschaft erzielt. Sie haben entdeckt, wie Übergangsmetall-Dichalcogenide (TMDs) durch das Studium der Kristallbildung von geschmolzenen Metallen gezüchtet werden können. Diese neue Methode ermöglicht die Herstellung von TMDs bei deutlich niedrigeren Temperaturen als bisher. Dadurch werden frühere Temperaturbeschränkungen aufgehoben und sichergestellt, dass Chips mit integrierten Schaltkreisen während des Herstellungsprozesses intakt bleiben.

Ingenieure haben diese Methode genutzt, um mehrschichtige Chips mit abwechselnden n-Typ- und p-Typ-Transistoren aus verschiedenen TMDs herzustellen. Dieser Fortschritt ermöglicht es, mehr Transistoren auf einem Chip unterzubringen und die Kommunikation zwischen den Schichten zu verbessern. Dadurch können diese Chips komplexe KI-Aufgaben bewältigen und Daten ebenso effizient speichern wie große Rechenzentren.

Diese neue Methode könnte die Halbleiterindustrie revolutionieren, indem sie bestehende Probleme löst. Ingenieure sind der Meinung, dass Chips, die mit diesem wachstumsbasierten 3D-Verfahren hergestellt werden, die Leistungsfähigkeit von Logik- und Speichertechnologien erheblich steigern können. In Zukunft könnte diese Methode für groß angelegte Anwendungen genutzt werden, was die Herstellung von KI-Chips beeinflusst und die Rechenleistung in verschiedenen Technologiebereichen erheblich erhöht.