ساخت کوچک‌ترین کیت‌های ترانزیستوری

ایسنا: محققان دانشگاه استنفورد موفق به طراحی یک کیت شده‌اند که می‌تواند ظرفیت سیلیکون را برای داشتن ترانزیستور در ابعاد نانو تا ۱۰ برابر افزایش دهد. چند دهه از قبضه شدن بازار نیمه‌رساناها به‌وسیله سیلیکون می‌گذرد اما کم‌کم این عنصر در حال نزدیک شدن به محدودیت‌هایی در این زمینه است. برای مثال طراحی یک چیپ در ابعاد کمتر از پنج نانومتر با استفاده از سیلیکون دارای مشکلات عدیده‌ای خواهد بود و قانون «مور» (Moore's Law) را که در زمینه ترانزیستورهاست نقض می‌کند. قانون مور که نخستین بار گوردون مور، از بنیانگذاران شرکت اینتل، در سال ۱۹۶۵ آن را ارائه کرد، قاعده‌ای سرانگشتی است که بیان می‌کند تعداد ترانزیستورهای روی یک تراشه با مساحت ثابت هر دو سال، به‌طور تقریبی دو برابر می‌شود. حدود ۴۰ سال قبل، گوردون مور که مدیر یک موسسه تحقیقاتی بود، به مناسبت سالگرد انتشار مجله «الکترونیکس» مقاله‌ای درباره آینده صنعت نیمه‌رساناها به رشته تحریر درآورد.

در این مقاله، به این نکته توجه شده بود که در طی سال‌های قبل از آن میزان پیچیدگی مدارهای میکروالکترونیک، هر دو سال دو برابر شده‌ است. معیار اندازه‌گیری این پیچیدگی نیز تعداد ترانزیستورها در واحد سطح بود. به این معنی که هر سال تراشه‌هایی به بازار می‌آمدند که تعداد ترانزیستورهای آنها در واحد سطح دو برابر دو سال گذشته بود. هنگام انتشار این مقاله تنها ۶ سال از ساخت اولین تراشه الکترونیکی گذشته بود. این روند کم و بیش در سال‌های بعد نیز ادامه داشت، تا آنجا که به‌عنوان معیاری برای پیش‌بینی آینده صنعت میکروالکترونیک مورد توجه قرار گرفت و کم‌کم نام قانون به خود گرفت: قانون مور. در سال‌های بعد این قانون به شکل‌های دیگری نیز بیان شد. حتی به مرور زمان نرخ دو برابر برای هر دو سال هم دستخوش تغییراتی شد و به دو برابر برای هر ۱۸ ماه تبدیل شد.

طبیعی است که این دو برابر شدن تعداد ترانزیستورها (خواه در دو سال باشد یا در ۱۸ ماه) به معنای این است که ابعاد ترانزیستورها در حال نصف شدن است. این موضوع به آن معنی است که به سرعت به جایی خواهیم رسید که محدودیت‌های فیزیکی اجازه این نصف شدن ابعاد را نخواهند داد. این یعنی نزدیک شدن به پایان قانون مور. هرچند احتمال داده می‌شد این قانون تا حدود سال ۲۰۲۰ همچنان معتبر باشد اما محققان دانشگاه استنفورد به راه حلی برای افزایش ظرفیت سیلیکون دست پیدا کرده‌اند که عمر این قانون را تا سال‌ها تضمین می‌کند. در این روش محققان دو ترکیب شیمیایی نیمه‌رسانا را که فرمول‌های شیمیایی آنها هافنیوم دی‌سلنید و زیرکونیوم دی‌سلنید است، به هم متصل کردند که ضخامت مجموعه آنها به اندازه سه‌ اتم شد. این ترکیب از نظر عایق بودن بسیار موثرتر از سیلیکون است و به‌علاوه می‌توان از آن ترانزیستورهایی ۱۰ برابر کوچک‌تر از کوچک‌ترین ترانزیستورهای سیلیکونی ساخت و این به این معنا است که ابعاد پنج نانومتری که درباره آن صحبت شد، برای این ترکیب هیچ محدودیتی ایجاد نمی‌کنند.