La Ley de Moore se cita en muchas formas diferentes. Básicamente, la densidad del área es un enfoque principal. Si la diferencia entre generaciones en una reducción del 30% en las dimensiones, entonces el área de un transistor (70% por 70%) se cut back en casi un 50% (largo por ancho). Con las primeras venidas de la generación de 3 nm y la generación de 2 nm (o 20 Angstrom) en las etapas de planificación, ¿existe un límite en lo que se puede hacer en una sola superficie plana? Los diferentes tipos de formaciones de transistores se han cubierto en blogs anteriores. La pregunta es qué viene después. Los más prometedores han sido los materiales bidimensionales.
La longitud de puerta es la dimensión que los electrones viajan para fluir en el transistor. La “puerta” es el mecanismo que permite o inhibe el flujo de electrones desde la fuente (de los electrones) hacia el drenaje. La “puerta” se enciende y se apaga en respuesta a un voltaje de management. Por debajo de cierta dimensión, alrededor de 5nm, el silicio no puede controlar efectivamente el flujo de electrones.
Conscientes de este límite, los investigadores han estado trabajando con materials bidimensional. El disulfuro de molibdeno se ha empleado en la creación de transistores bidimensionales que funcionan. (cf. weblog de febrero de 2022) Este materials son tres láminas de materials de un solo átomo que consta de azufre, molibdeno y azufre. Se ha trabajado para producir transistores con longitudes de puerta de 1nm utilizando nanotubos de carbono y sulfuro de molibdeno. Los investigadores chinos han llevado este pequeño paso más allá al crear una estructura vertical (Ref. 1) con una longitud de puerta de 0,34 nm (3,4 Angstroms). La estructura es comparable a un escalón. La superficie de la escalera es una sola capa atómica de sulfuro de molibdeno sobre un aislante de dióxido de hafnio. Más detalles en la Referencia 1. El efecto del transistor ocurre en el escalón vertical, que es la capa única de átomos.
Se está realizando un trabajo adicional para evaluar el impacto de la conmutación precise en las estructuras a escala nanométrica. El trabajo ha demostrado que hay cambios menores en las longitudes de puerta al conmutar. Al aumentar el ancho de la puerta a casi 5 nm, los dispositivos pueden mejorar la situación de fuga en dimensiones muy pequeñas.
¿Este trabajo implica que el ultimate está a la vista para la contracción continua de los circuitos? ¡La respuesta es no!”. Se está trabajando en circuitos tridimensionales donde se apilan circuitos adicionales encima de una capa existente. Las estructuras tridimensionales han sido exploradas y han mostrado una gran posibilidad. Mejorar la densidad agregando un segundo nivel de circuitos equivale a una reducción dimensional al 70% de las dimensiones anteriores. El problema con este enfoque es el potencial de pérdidas de fabricación debido a la desalineación y las capas adicionales de procesamiento de semiconductores.
Lo que está empezando a surgir es la creación de “chiplets”, que son pequeños segmentos de circuitos que pueden realizar una o más funciones. Al combinar estos chipsets con otros circuitos, es posible crear circuitos únicos ensamblando/interconectando chipsets con otros circuitos, que en efecto son semiconductores tridimensionales. La ventaja de este enfoque sería mayores rendimientos y menores costos generales. Si se adelgazan los chips, se puede controlar el grosor whole del semiconductor.
Pero la historia no termina allí. El desarrollo de metamateriales puede proporcionar opciones adicionales. El próximo mes, los metamateriales comenzarán a explorarse en profundidad.
Referencias:
