2D-память впервые интегрировали в обычный микрочип: путь к чрезвычайно экономным и мощным процессорам

Китайские ученые из Университета Фудань впервые создали полноценный чип памяти толщиной в несколько атомов и интегрировали его в традиционные микросхемы. 

Десятилетия инноваций позволили уменьшить размеры схем на чипах и размещать на кремниевых подложках миллиарды крошечных компонентов. Однако кремниевые чипы приближаются к пределу собственных размеров.

В связи с этим китайские инженеры предлагают использовать 2D-материалы, состоящие из одного слоя атомов, которые можно уменьшить еще больше, сохранив при этом превосходную электропроводность.

До сих пор проблема таких двумерных материалов как, например, графен, заключалась в том, что из них можно было образовывать только простые микросхемы. Кроме этого их трудно было подключить к традиционным процессорам.

Команде исследователей под руководством Чунсена Лю из Фуданского Университета впервые удалось успешно интегрировать двумерные ячейки памяти непосредственно в кремниевый чип, создав первый в мире 2D-кремниевый чип с гибридной архитектурой.

Это удалось благодаря специально разработанной технологии ATOM2CHIP, которая позволяет вырастить двумерный материал памяти толщиной в несколько атомов на стандартном кремниевом чипе. Таким образом была решена важная инженерная задача — надежное соединение сверхтонкого двумерного слоя и обеспечение связи с более толстыми кремниевыми схемами под ним. Исследователи также разработали тип упаковки для защиты хрупких 2D-материалов от механического воздействия, тепла и статического электричества.

Для демонстрации эффективной работы чипа команда провела испытания на частоте 5 МГц. Они использовали тестовую платформу под названием «шахматное программирование», чтобы убедиться в надежной работе каждого компонента системы памяти.

Созданный чип не является лабораторным прототипом, а представляет полноценное устройство, способное работать в реальных условиях. Он потребляет меньше энергии, работает быстрее традиционной кремниевой памяти и выполняет сложные операции, как того требуют современные системы и приложения. Эта работа может положить начало поколению сверхбыстрой памяти для более компактных, быстрых и надежных чипов и привести к прорыву в передовых вычислениях на базе искусственного интеллекта, фундаментально изменив способы хранения и обработки информации в компьютерах.

Результаты опубликованы в журнале Nature

Источник: TechXplore