TSMC нашла способ обойти одно из главных ограничений транзисторов будущего

TSMC совместно с Национальным университетом Ян Мин Чао Тун (NYCU) представила новую технологию, которая может стать важным шагом на пути к созданию чипов следующего поколения.

Исследователи предложили отказаться от традиционного подхода, при котором материалы наносятся непосредственно на канал транзистора. Вместо этого они предварительно изменяют поверхность канала, создавая сверхтонкий промежуточный слой, после чего формируют изоляцию и затвор.

Сегодня основу большинства процессоров составляют транзисторы типов FinFET и GAA, однако по мере уменьшения их размеров инженеры сталкиваются с фундаментальными ограничениями. Когда длина канала сокращается до нескольких нанометров, затвор уже не способен столь же эффективно управлять движением электронов, а дальнейшее уменьшение толщины приводит к росту сопротивления. Одним из наиболее перспективных решений считаются двумерные однослойные транзисторы на основе дисульфида молибдена (MoS₂), толщина которого составляет всего около 0,7 нанометра. Такой материал позволяет лучше контролировать ток и потенциально увеличить плотность размещения транзисторов на кристалле.

Однако внедрение подобных транзисторов осложняется тем, что традиционные методы формирования диэлектрика затвора создают неравномерное покрытие поверхности MoS₂. Специалисты TSMC и NYCU решили эту проблему нестандартным способом. Они нанесли на поверхность канала ультратонкий эпитаксиальный слой алюминия, который затем окислился, образовав оксид алюминия толщиной всего 0,42 нанометра. Уже поверх него был сформирован слой диэлектрика из оксида гафния с высокой диэлектрической проницаемостью.

По данным исследователей, такой подход позволяет значительно снизить рассеяние электронов и создать более качественный интерфейс между каналом и затвором. Если технология подтвердит свою эффективность в массовом производстве, она может стать одной из ключевых основ для создания процессоров с техпроцессами следующего поколения, где плотность транзисторов окажется ещё выше, а энергопотребление — ниже.