Trung Quốc không cần silicon vẫn có thể chế tạo chip

8 giờ trướcBài gốc

Nhóm nghiên cứu của Đại học Bắc Kinh vừa công bố một phát minh mới trong lĩnh vực chip, có thể thay đổi hoàn toàn cuộc cạnh tranh công nghệ bán dẫn trên thế giới.

Họ đã tạo ra một loại bóng bán dẫn (transistor) 2D mới, sử dụng kim loại bismuth (Bi) thay vì silicon như trước đây, mở ra một hướng đi đột phá cho ngành sản xuất chip.

Loại transistor này nhanh hơn 40% so với chip silicon 3 nanomet hiện đại nhất của Intel và TSMC, đồng thời tiết kiệm năng lượng hơn 10%. Thông báo từ nhóm nghiên cứu khẳng định: "Đây là transistor nhanh nhất và hiệu quả nhất từ trước đến nay".

Khó khăn tạo áp lực sáng tạo

Dẫn đầu nhóm nghiên cứu là Giáo sư Peng Hailin, một chuyên gia hóa lý. Ông cho rằng phát minh này không chỉ là một cải tiến nhỏ, mà là một bước ngoặt lớn.

"Nếu các cải tiến chip hiện tại giống như tìm đường tắt, thì chúng tôi đã chọn một con đường hoàn toàn mới bằng cách dùng vật liệu 2D", ông giải thích.

Thiết kế mới được cho là giải quyết hiệu quả vấn đề kích thước nhỏ làm giảm hiệu quả năng lượng ở chip silicon truyền thống.

Các lệnh hạn chế công nghệ thúc đẩy Trung Quốc tìm cách mới sản xuất chip. Ảnh: Asia Times

Giáo sư Peng cho biết, các lệnh trừng phạt từ Mỹ đã hạn chế Trung Quốc tiếp cận công nghệ chip silicon hiện đại. Tuy nhiên, chính điều này lại thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm giải pháp thay thế. "Dù bắt đầu từ khó khăn, nhưng nó buộc chúng tôi phải sáng tạo theo cách mới", ông nói.

"Việc Trung Quốc chuyển sang sử dụng kim loại bismuth trong chế tạo chip, đặc biệt với các vật liệu như Bi2O2Se và Bi2SeO5, là một bước đi đầy tham vọng để vượt qua các hạn chế của silicon truyền thống. Công nghệ này có tiềm năng cải thiện đáng kể hiệu suất năng lượng và tốc độ xử lý, nhưng thách thức nằm ở khả năng sản xuất hàng loạt và tích hợp vào các hệ thống hiện tại. Đây có thể là một ứng phó mang tính chiến lược trước các lệnh trừng phạt công nghệ từ Mỹ", Giáo sư John D. Patterson, chuyên gia vật lý bán dẫn, Đại học Stanford (Mỹ) nhận định.

Thay thế chip silicon trong tương lai gần

Theo đó, nhóm nghiên cứu đã tìm cách loại bỏ các cổng kết nối theo thiết kế truyền thống của Intel phổ biến từ năm 2011 (FinFET), thay vào đó là phát triển bóng bán dẫn dạng GAAFET (các cổng xung quanh). Từ đó, giải pháp này giúp tăng diện tích tiếp xúc, giúp dòng điện di chuyển dễ dàng.

Ông Hiroshi Tanaka, chuyên gia công nghiệp bán dẫn, Viện Nghiên cứu công nghệ Tokyo (Nhật Bản) cho rằng: "Sự đổi mới của Trung Quốc trong việc sử dụng bismuth để thay thế silicon thể hiện nỗ lực tự chủ công nghệ trước áp lực từ các lệnh hạn chế xuất khẩu toàn cầu. Thiết kế GAAFET dựa trên bismuth là một bước tiến so với FinFET, nhưng tôi lo ngại rằng họ có thể gặp khó khăn trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, vốn đòi hỏi sự ổn định và độ chính xác cao mà các nhà sản xuất hàng đầu đã tích lũy qua nhiều thập kỷ".

Để tăng hiệu suất, họ dùng vật liệu 2D – mỏng hơn và linh hoạt hơn silicon. Trước đây, việc áp dụng vật liệu 2D gặp nhiều khó khăn, nhưng vật liệu bismuth đã giúp giảm hao phí năng lượng, hạ điện áp cần thiết và tăng tốc độ xử lý mà không tiêu tốn nhiều điện.

Các nhà khoa học đã chế tạo thử nghiệm transistor này bằng công nghệ chính xác cao tại Đại học Bắc Kinh. Kết quả cho thấy dòng điện tử trong chip di chuyển mượt mà, ít bị cản trở – giống như nước chảy trong ống trơn nhẵn.

Transistor bismuth nhanh hơn 1,4 lần so với chip silicon tốt nhất hiện nay, mà chỉ dùng 90% năng lượng. Hiệu suất ấn tượng của các mạch logic nhỏ ngay cả với điện áp thấp có thể biến công nghệ trở thành giải pháp thay thế chip silicon trong tương lai.

"Các vật liệu bismuth mà Trung Quốc đang phát triển, kết hợp với cấu trúc bán dẫn 2D, cho thấy một hướng đi đột phá trong việc thu nhỏ kích thước chip mà không đánh đổi hiệu suất. Tuy nhiên, để cạnh tranh với các công ty như TSMC hay Intel, Trung Quốc cần chứng minh rằng công nghệ này không chỉ khả thi trong phòng thí nghiệm mà còn có thể áp dụng thương mại với chi phí hợp lý", Tiến sĩ Anna Müller, nhà nghiên cứu công nghệ nano, Viện Công nghệ Karlsruhe (Đức) nói.

(Theo Yahoo Tech, SCMP, Science)

Thế Vinh

Nguồn VietnamNet : https://vietnamnet.vn/trung-quoc-khong-can-silicon-van-co-the-che-tao-chip-2381594.html