Микросхемы памяти толщиной всего 10 атомов могут значительно увеличить емкость

Чип памяти толщиной всего 10 атомов был протестирован в лаборатории и интегрирован в обычные чипы, продемонстрировав технологию, которая может повысить емкость наших устройств.

Чипы оперативной памяти толщиной всего 10 атомов могут обеспечить радикально большую емкость памяти в электронных устройствах, таких как смартфоны.

После десятилетий миниатюризации современные компьютерные чипы теперь состоят из исчезающе малых компонентов, зачастую умещая десятки миллиардов транзисторов на площади размером с ноготь. Однако, хотя размер компонентов на кремниевой пластине стал чрезвычайно малым, сами пластины остаются относительно толстыми, а это означает, что существуют пределы увеличения сложности чипов путём наложения нескольких слоёв друг на друга.

Ученые работали над более тонкими чипами из так называемых двумерных материалов, таких как графен, который состоит из одного слоя атомов углерода и теоретически является максимально тонким материалом. Однако до сих пор из таких материалов можно было создавать лишь простые чипы, и было сложно подключать их к традиционным процессорам и интегрировать в электронные устройства.

Чунсен Лю из Университета Фудань в Шанхае и его коллеги объединили двумерный чип толщиной около 10 атомов с типом чипа КМОП, который в настоящее время используется в компьютерах. Технология производства этих чипов оставляет шероховатую поверхность, что затрудняет наложение на неё двумерного слоя. Лю и его коллеги преодолели эту проблему, отделив двумерный чип от традиционного КМОП-чипа слоем стекла, что не является частью современных технологических процессов и требует промышленного освоения перед началом массового производства.

Прототип модуля рабочей памяти, разработанный командой, продемонстрировал точность более 93% в ходе испытаний. Хотя это далеко не соответствует уровню надёжности, необходимому для потребительских устройств, это многообещающее доказательство концепции.

«Это очень интересная технология с огромным потенциалом, но до ее коммерческой жизнеспособности еще далеко», — говорит Стив Фербер из Манчестерского университета (Великобритания).

Кай Сюй из Королевского колледжа Лондона утверждает, что дальнейшее уменьшение размеров существующих микросхем без использования двумерных материалов будет проблематичным, поскольку при изготовлении традиционных компонентов с чрезвычайно малой шириной происходит утечка сигнала. Уменьшение толщины слоёв может преодолеть этот эффект, а это значит, что миниатюризация по толщине потенциально может позволить ещё больше уменьшить ширину.

«Кремний уже столкнулся с трудностями, — говорит Сюй. — Двумерный материал, возможно, сможет преодолеть эти эффекты. Если он очень тонкий, управление на затворе может быть более равномерным и совершенным, а значит, и утечки будут меньше».

Природа DOI: 10.1038/s41586-025-09621-8

Источник: www.newscientist.com