Liệu chất bán dẫn 2D có thể thay thế silicon? Một dây chuyền sản xuất thử nghiệm mới đặt mục tiêu tạo ra chip tương đương 5nm mà không cần dựa vào công nghệ in thạch bản EUV vào năm 2029.

Công ty khởi nghiệp bán dẫn Yuanjiwei có trụ sở tại Thượng Hải đã công bố cái mà họ mô tả là dây chuyền sản xuất thử nghiệm 8 inch đầu tiên trên thế giới dành cho chất bán dẫn hai chiều (2D), được thiết kế để hỗ trợ toàn bộ quy trình sản xuất chip từ khâu chuẩn bị vật liệu đến tích hợp thiết bị và hoàn thiện bản vẽ. Công ty cho biết cơ sở này sẽ được sử dụng để phát triển công nghệ chip tương đương 5nm mà không cần dựa vào kỹ thuật in thạch bản cực tím (EUV).

Khác với các thiết bị dựa trên silicon thông thường, chất bán dẫn 2D sử dụng vật liệu siêu mỏng ở cấp độ nguyên tử, cho phép thu nhỏ kích thước bóng bán dẫn mà không cần đến các kiến ​​trúc bóng bán dẫn ba chiều ngày càng phức tạp. Cấu trúc siêu mỏng của chúng cũng được kỳ vọng sẽ giảm dòng rò rỉ, giảm mức tiêu thụ điện năng và sinh nhiệt khi các thiết bị tiếp tục thu nhỏ. Công ty cho biết những đặc điểm này cũng có thể bổ sung cho các công nghệ đóng gói tiên tiến như xếp chồng 3D để cải thiện mật độ bộ nhớ và hiệu suất tổng thể của chip.

Dây chuyền thí điểm tích hợp nhiều giai đoạn của quy trình sản xuất, bao gồm tổng hợp vật liệu 2D, xử lý wafer, chế tạo thiết bị, tích hợp chip và thiết kế mạch thử nghiệm. Theo Yuanjiwei, việc đưa các quy trình này lên một nền tảng sản xuất duy nhất nhằm mục đích đưa nghiên cứu bán dẫn 2D vượt ra khỏi phạm vi trình diễn trong phòng thí nghiệm, tiến tới xác thực kỹ thuật và sản xuất quy mô thí điểm.

Công ty dự định thiết lập một quy trình tương đương với công nghệ silicon 90nm vào cuối năm nay trước khi tiến tới quy trình sản xuất tương đương 5nm vào năm 2029. Họ cho biết phương pháp này có thể giảm sự phụ thuộc vào công nghệ in thạch bản EUV bằng cách khai thác các đặc tính điện của vật liệu bán dẫn siêu mỏng ở cấp độ nguyên tử thay vì chỉ dựa vào việc tiếp tục thu nhỏ bóng bán dẫn.

Mặc dù chất bán dẫn 2D vẫn đang ở giai đoạn phát triển thương mại ban đầu, chúng đang được các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới khám phá như một giải pháp thay thế tiềm năng cho công nghệ thu nhỏ silicon truyền thống. Việc ứng dụng lâu dài của chúng sẽ phụ thuộc vào những tiến bộ trong kỹ thuật vật liệu, tích hợp quy trình, năng suất sản xuất và khả năng tương thích với các công nghệ chế tạo chất bán dẫn hiện có.