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Mar 12, 2023

Des ingénieurs « développent » des transistors atomiquement minces sur des puces informatiques

Électronique et capteurs INSIDER Les applications d'IA émergentes, comme les chatbots qui

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Les applications d'IA émergentes, comme les chatbots qui génèrent un langage humain naturel, exigent des puces informatiques plus denses et plus puissantes. Mais les puces à semi-conducteurs sont traditionnellement fabriquées avec des matériaux massifs, qui sont des structures 3D carrées, il est donc très difficile d'empiler plusieurs couches de transistors pour créer des intégrations plus denses.

Cependant, des transistors à semi-conducteurs fabriqués à partir de matériaux 2D ultrafins, chacun d'environ trois atomes d'épaisseur, pourraient être empilés pour créer des puces plus puissantes. À cette fin, les chercheurs du MIT ont démontré une nouvelle technologie qui peut « développer » efficacement et efficacement des couches de matériaux de dichalcogénure de métal de transition (TMD) 2D directement sur une puce de silicium entièrement fabriquée pour permettre des intégrations plus denses.

La croissance de matériaux 2D directement sur une tranche de silicium CMOS a posé un défi majeur car le processus nécessite généralement des températures d'environ 600 °C, tandis que les transistors et circuits en silicium peuvent tomber en panne lorsqu'ils sont chauffés au-dessus de 400 °C. Les chercheurs ont maintenant mis au point un processus de croissance à basse température qui n'endommage pas la puce. La technologie permet d'intégrer directement des transistors semi-conducteurs 2D sur des circuits en silicium standard.

Dans le passé, les chercheurs ont cultivé des matériaux 2D ailleurs, puis les ont transférés sur une puce ou une plaquette. Cela provoque souvent des imperfections qui entravent les performances des dispositifs et circuits finaux. De plus, le transfert du matériau en douceur devient extrêmement difficile à l'échelle de la plaquette. En revanche, ce nouveau processus développe une couche lisse et très uniforme sur toute une tranche de 8 pouces.

La nouvelle technologie est également capable de réduire considérablement le temps nécessaire à la croissance de ces matériaux. Alors que les approches précédentes nécessitaient plus d'une journée pour développer une seule couche de matériaux 2D, la nouvelle approche peut développer une couche uniforme de matériau TMD en moins d'une heure sur des tranches entières de 8 pouces.

En raison de sa vitesse rapide et de sa grande uniformité, la nouvelle technologie a permis aux chercheurs d'intégrer avec succès une couche de matériau 2D sur des surfaces beaucoup plus grandes que celles précédemment démontrées. Cela rend leur méthode bien adaptée à une utilisation dans des applications commerciales, où les tranches de 8 pouces ou plus sont essentielles.

"L'utilisation de matériaux 2D est un moyen puissant d'augmenter la densité d'un circuit intégré. Ce que nous faisons, c'est comme construire un immeuble à plusieurs étages. Si vous n'avez qu'un seul étage, ce qui est le cas classique, il ne contiendra pas beaucoup de monde. Mais avec plus d'étages, le bâtiment accueillera plus de personnes. Grâce à l'intégration hétérogène sur laquelle nous travaillons, nous avons du silicium au premier étage, puis nous pouvons avoir de nombreux étages de matériaux 2D directement intégrés au-dessus », a déclaré Jiadi Zhu, un électricien. étudiant diplômé en génie et en informatique et co-auteur principal d'un article sur cette nouvelle technique.

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