Šiuolaikinių technologijų pasaulyje vyksta nuolatinės lenktynės dėl miniatiūrizacijos. Kuo mažesnis tranzistorius, tuo daugiau jų galima sutalpinti viename procesoriuje, o tai reiškia didesnę skaičiavimo galią ir mažesnes energijos sąnaudas. Tsinghua universiteto mokslininkai paskelbė sukūrę tranzistorių su vos 0,34 nanometro ilgio vartimi – tai vienas mažiausių iki šiol pasiektų rodiklių.
Tradiciniai silicio pagrindu veikiantys tranzistoriai artėja prie fizinių ribų. Kai jų matmenys tampa itin maži, pradeda veikti kvantinio tuneliavimo reiškinys – srovė ima prasiskverbti pro barjerus, o tai sukelia kaitimą ir veikimo nestabilumą. Dėl šios priežasties inžinieriai ieško naujų medžiagų ir architektūrinių sprendimų.
Kinijos tyrėjai pasirinko dvimačius kristalus, kurių storis siekia vos vieną atomą. Elektronų kanalui panaudotas molibdeno disulfidas, o varties funkcijai – grafeno kraštas. Grafenas yra itin plonas ir laidus, todėl leidžia tiksliai valdyti elektronų srautą net esant beveik atominiam masteliui.
Vietoje įprastos horizontalios struktūros buvo pritaikyta vertikali architektūra. Medžiagų sluoksniai išdėstyti tarsi laipteliai, o grafeno kraštas veikia kaip itin siaura valdymo zona. Toks sprendimas padėjo sumažinti nepageidaujamą srovės nutekėjimą ir pagerinti tranzistoriaus efektyvumą.
Šis pasiekimas ypač aktualus dirbtinio intelekto plėtrai. Šiuolaikiniai modeliai reikalauja milžiniškų skaičiavimo išteklių, o duomenų centrai sunaudoja vis daugiau elektros energijos. Efektyvesni tranzistoriai galėtų reikšmingai sumažinti energijos sąnaudas ir šilumos išsiskyrimą.
Naudojant dvimačias medžiagas teoriškai būtų galima padidinti tranzistorių tankį lustuose ir kurti dar galingesnius procesorius. Mažesnis kaitimas leistų įrenginiams veikti sparčiau ir patikimiau, o nešiojamieji įrenginiai galėtų ilgiau veikti su ta pačia baterija.
Vis dėlto šis pasiekimas kol kas yra laboratorinis. Didžiausias iššūkis – aukštos kokybės grafeno ir kitų dvimačių medžiagų gamyba pramoniniu mastu. Dabartinės gamyklos pritaikytos silicio technologijai, todėl perėjimas prie naujų medžiagų pareikalautų milžiniškų investicijų ir naujos infrastruktūros.
Nepaisant to, tyrimas rodo, kad silicio technologija artėja prie savo ribų, o ateities elektronika gali būti paremta dvimačiais sluoksniais. Tai galėtų tapti nauju etapu puslaidininkių raidoje ir pratęsti miniatiūrizacijos pažangą dar ne vienam dešimtmečiui.
