Рекордный чип обходит закон Мура, растущий вверх

Новая конструкция чипа включает 41 вертикальный слой полупроводниковых и изоляционных материалов, что позволяет ему выйти за рамки миниатюризации.

Производители микросхем, постоянно уменьшая размеры своих изделий, сталкиваются с ограничениями на вычислительную мощность, которую можно уместить в одном чипе. Рекордный чип обошёл эту проблему и может привести к созданию более экологичных электронных устройств.

С 1960-х годов для повышения мощности электроники требовалось уменьшать размеры её основных компонентов – транзисторов – и более плотно размещать их на кристаллах. Эта тенденция была хорошо описана законом Мура, согласно которому количество компонентов на микросхеме будет удваиваться каждый год. Однако этот закон начал давать сбои примерно в 2010 году. Сяохан Ли из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии и его коллеги продемонстрировали, что выход из этой головоломки может заключаться не в уменьшении размеров, а в их увеличении.

Они разработали чип, состоящий из 41 вертикального слоя двух разных типов полупроводников, разделённых изолирующим материалом – стек транзисторов, примерно в 10 раз превышающий по высоте любой из ранее созданных. Для проверки функциональности команда изготовила 600 экземпляров, каждый из которых обладал стабильно одинаковой производительностью, и использовала некоторые из этих чипов, собранных в стек, для реализации нескольких различных базовых операций, необходимых компьютерам или сенсорным устройствам. По производительности чипы были аналогичны некоторым более традиционным чипам, не собранным в стек.

Реклама

Ли говорит, что производство этих стеков требовало менее энергоёмких методов, чем производство более стандартных чипов. Член команды Томас Антопулос из Манчестерского университета в Великобритании считает, что новый чип не обязательно приведёт к появлению новых суперкомпьютеров, но если его можно будет использовать в распространённых устройствах, таких как умная бытовая электроника и носимые медицинские устройства, это уменьшит углеродный след электронной промышленности, предлагая при этом больше функциональности с каждым новым слоем.

Насколько высокой может быть эта стопка? «Остановиться невозможно. Мы можем продолжать в том же духе. Это просто вопрос пота и слёз», — говорит Антопулос.

Однако инженерные проблемы остаются, поскольку чип может нагреваться до предела, прежде чем выйти из строя, говорит Мухаммад Алам из Университета Пердью в Индиане. Это немного похоже на попытку сохранить прохладу, надев несколько парок одновременно, поскольку каждый слой добавляет тепла, говорит он. Текущий предел нагрева чипа в 50 °C следует увеличить на 30 или более градусов, чтобы его можно было использовать вне лаборатории, считает Алам. Тем не менее, по его мнению, единственный способ для развития электроники в ближайшем будущем — это использовать именно этот подход и развиваться вертикально.

Nature Electronics DOI: 10.1038/s41928-025-01469-0

Источник: www.newscientist.com