Nuova tecnologia a strati multipli rivoluziona i chip, verso potenza da supercomputer con materiali 2D.

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Di Torio Alleghi
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Chip elettronici impilati che dimostrano la tecnologia multi-strato.

RomeL'industria dell'elettronica sta affrontando una sfida poiché il numero di transistor che può essere integrato su un singolo chip sta raggiungendo i suoi limiti. Gli ingegneri si stanno concentrando su chip con più livelli di componenti semiconduttori. Gli ingegneri del MIT hanno sviluppato un nuovo metodo per costruire questi chip senza l'utilizzo delle tradizionali basi in silicio. Questo approccio mira a migliorare notevolmente la capacità dei chip di gestire dati ed eseguire calcoli.

Caratteristiche principali di questa nuova tecnologia:

  • Non richiede substrati di wafer di silicio
  • Può funzionare a temperature inferiori ai 400°C
  • Facilita il contatto diretto tra strati semiconduttori
  • Ha il potenziale per costruire hardware AI potente quanto i supercomputer moderni

Questa innovazione utilizza materiali bidimensionali noti come dicalcogenuri di metalli di transizione (TMDs), promettenti per la creazione di transistor più piccoli e ad alte prestazioni. Questi materiali mantengono eccellenti proprietà semiconduttrici anche quando sono estremamente sottili. In passato, si utilizzavano strati spessi di silicio come piattaforma, rallentando la comunicazione tra i vari strati. Il nuovo processo modifica questo approccio, con il potenziale di raddoppiare la densità dei semiconduttori su un chip.

Scoperta rivoluzionaria nella scienza dei materiali: ricercatori hanno trovato un modo per coltivare i dicalcogenuri dei metalli di transizione (TMDs) studiando la formazione dei cristalli nei metalli fusi. Questo nuovo metodo consente la produzione dei TMDs a temperature significativamente più basse rispetto al passato, eliminando così le limitazioni termiche precedenti e garantendo l'integrità dei chip nei circuiti integrati durante il processo di produzione.

Ingegneri hanno impiegato questo metodo per creare chip multistrato con transistori alternati di tipo n e p utilizzando diversi TMD. Questo progresso potrebbe permettere di inserire più transistori in un chip e migliorare la comunicazione tra i livelli. In tal modo, questi chip possono gestire compiti complessi di intelligenza artificiale e memorizzare dati con un'efficienza paragonabile a quella dei grandi centri dati.

Questo nuovo approccio potrebbe rivoluzionare l'industria dei semiconduttori risolvendo i problemi attuali. Gli ingegneri sono convinti che i chip realizzati con questo metodo tridimensionale basato sulla crescita possano migliorare notevolmente la logica e la memoria. In futuro, questa tecnica potrebbe essere applicata su larga scala, influenzando la produzione di chip per l'IA e aumentando significativamente la potenza di calcolo in diversi ambiti tecnologici.

Lo studio è pubblicato qui:

http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-08236-9

e la sua citazione ufficiale - inclusi autori e rivista - è

Ki Seok Kim, Seunghwan Seo, Junyoung Kwon, Doyoon Lee, Changhyun Kim, Jung-El Ryu, Jekyung Kim, Jun Min Suh, Hang-Gyo Jung, Youhwan Jo, June-Chul Shin, Min-Kyu Song, Jin Feng, Hogeun Ahn, Sangho Lee, Kyeongjae Cho, Jongwook Jeon, Minsu Seol, Jin-Hong Park, Sang Won Kim, Jeehwan Kim. Growth-based monolithic 3D integration of single-crystal 2D semiconductors. Nature, 2024; 636 (8043): 615 DOI: 10.1038/s41586-024-08236-9
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