Het aantal transistoren die zich op een chip bevinden, is de afgelopen decennia geëxplodeerd: chips kunnen zo steeds sneller en meer informatie verwerken, en dat op een steeds kleiner wordende oppervlakte. Maar transistoren kunnen niet eindeloos kleiner worden zonder problemen. Omdat de vraag naar rekenkracht in de toekomst zal blijven stijgen, onder meer door de opkomst van artificiële intelligentie, botsen de klassieke siliciumchips op hun grenzen.
Onderzoekers zijn daarom al langer op zoek naar alternatieven. Een beloftevolle piste zijn 2D-materialen: het zijn extreem dunne materialen, van slechts één of enkele atoomlagen ‘dik’. “Dat maakt ze veelbelovend als geleidingskanaal in toekomstige chips, ter vervanging van het siliciumkanaal dat steeds moeilijker te verkleinen is”, zegt imec in een persbericht. “Maar hun grote voordeel vormt tegelijk ook de grote uitdaging: het is technisch bijzonder moeilijk om zulke dunne lagen uniform aan te brengen op siliciumwafers en te integreren in bestaande productieprocessen.”
Het zijn die uitdagingen die imec, in samenwerking met TSMC en Intel, heeft aangepakt. De onderzoekers ontwikkelden p-type transistoren (pFETs) op basis van wolfraamdiselenide (WSe2). “Deze 2D-transistoren leveren recordprestaties en zijn gemaakt met een proces dat compatibel is met bestaande chipproductie, wat het potentieel van 2D-materialen voor toekomstige chiparchitecturen toont”, stelt imec.
Tegelijk werkte imec aan de opschalig van de 2D-materialen naar 300mm-wafers, het standaardformaat waarop de industrie in massa chips produceert. De resultaten die de onderzoekers haalden, tonen ook op dat vlak beloftevolle mogelijkheden.
