Trung Quốc đột phá với chip 1nm: Hóa giải thách thức 70 năm của ngành bán dẫn

2 giờ trướcBài gốc

Các nhà khoa học tại Đại học Bắc Kinh vừa công bố một bước đột phá quan trọng trong ngành công nghiệp bán dẫn, phá vỡ giới hạn vật lý tồn tại suốt 70 năm qua. Họ đã thành công trong việc chế tạo transistor, linh kiện cơ bản của mọi chip máy tính, với kích thước chỉ 1 nanomet.

Kích thước cực nhỏ giúp linh kiện không chỉ tiết kiệm năng lượng đáng kể mà còn vượt qua thách thức về điện áp cao, vốn là rào cản lớn khi thu nhỏ chip trong nhiều thập kỷ.

Chỉ 1nm, Tiêu thụ điện năng cực thấp: Nhóm nghiên cứu Đại học Bắc Kinh đạt được bước đột phá về chip (Nguồn: Internet)

Hóa giải bài toán điện áp trong thu nhỏ linh kiện

Trong suốt 70 năm qua, một thách thức lớn mà các nhà khoa học toàn cầu phải đối mặt là việc thu nhỏ linh kiện điện tử. Mặc dù có thể tạo ra các thành phần cực nhỏ, chúng lại đòi hỏi điện áp hoạt động rất cao, thường trên 1,5V. Mức điện áp cao gây ra sự không tương thích với các nhân logic của chip, dẫn đến lãng phí điện năng và độ trễ trong xử lý dữ liệu.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Bắc Kinh đã tìm ra giải pháp sáng tạo bằng cách sử dụng vật liệu ống nano carbon kim loại để làm cổng điều khiển. Khi cổng được thu nhỏ đến kích thước chỉ 1 nanomet, hiệu ứng tập trung điện trường mạnh mẽ được tạo ra. Kết quả, transistor mới chỉ cần điện áp 0,6V để hoạt động, thấp hơn gần ba lần so với các thiết kế trước đây.

Đây là lần đầu tiên loại bóng bán dẫn này hoạt động được ở mức điện áp tương thích với các bộ phận xử lý chính của chip, giải quyết bài toán khó khăn kéo dài hàng thập kỷ.

Sơ đồ 3D minh họa cấu trúc transistor siêu nhỏ (Nguồn: Internet)

Hiệu suất vượt trội và tiềm năng cho chip AI

Về hiệu suất, con chip thể hiện những con số ấn tượng. Transistor mới tiêu thụ điện năng chỉ 0,45 femtojoule trên micromet, vượt trội hơn các kết quả quốc tế được công bố trước đó tới 10 lần. Tốc độ xử lý cũng cực kỳ nhanh, chỉ mất 1,6 nanogiây (1,6 tỷ phần của một giây) để thực hiện một lệnh.

Điều đặc biệt là khi linh kiện càng được thu nhỏ, hiệu quả hoạt động lại càng tăng lên, một hiện tượng ngược lại với quy luật thông thường. Bước tiến này mở ra triển vọng lớn cho thế hệ chip AI mới nhờ khả năng vừa lưu trữ dữ liệu vừa thực hiện tính toán ngay tại chỗ.

Cấu trúc này giúp giải quyết “bức tường bộ nhớ”, rào cản lớn nhất đang kìm hãm sự phát triển của chip AI hiện đại, hứa hẹn tạo ra những bộ vi xử lý mạnh mẽ và hiệu quả hơn nhiều lần so với công nghệ hiện nay.

Tự chủ công nghệ trong bối cảnh mới

Thành tựu của Đại học Bắc Kinh đặc biệt đáng chú ý trong bối cảnh các lệnh cấm vận công nghệ từ năm 2022 ngăn cản Trung Quốc tiếp cận thiết bị sản xuất chip cao cấp. Thay vì bị kìm hãm, quốc gia này đã tăng cường đầu tư vào nghiên cứu nội sinh để phát triển các giải pháp thay thế.

Việc đạt được đột phá với chip 1nm không chỉ khẳng định năng lực nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc mà còn định vị lại vị thế của họ trong cuộc đua công nghệ bán dẫn toàn cầu.

Tuệ Nhân

Nguồn Lâm Đồng : https://baolamdong.vn/trung-quoc-dot-pha-voi-chip-1nm-hoa-giai-thach-thuc-70-nam-cua-nganh-ban-dan-427935.html