Китайские ученые создали гибридный чип памяти на основе двумерных материалов

Команда Фуданьского университета под руководством Чунсена Лю создала первый промышленно совместимый чип памяти на основе двумерных материалов. Разработка описана в журнале Nature и представляет собой гибридное устройство, где флэш-память из дисульфида молибдена работает совместно с традиционным кремниевым контроллером.

Технология ATOM2CHIP позволяет выращивать полупроводниковый слой MoS₂ толщиной в несколько атомов непосредственно на поверхности 0,13-микрометрового КМОП-чипа. Критической проблемой оставалось несоответствие структур атомарного материала и кремниевой подложки. Исследователи применили метод конформной адгезии, при котором ультратонкий слой повторяет микрорельеф кремния без разрушения кристаллической решетки. Дополнительная система герметизации защищает двумерную структуру от температурных воздействий и статического электричества в процессе производства.

Полученный чип показал выход годных 94,34%, что соответствует стандартам кремниевой индустрии. Энергопотребление на один бит составило 0,644 пикоджоуля, операции записи и стирания выполняются за 20 наносекунд. Устройство выдерживает более 100 000 циклов перезаписи, сохраняет данные в течение 10 лет и функционирует на частотах до 5 МГц.

Архитектура чипа реализует прямое соединение двумерного массива памяти с логическими блоками КМОП, обеспечивая произвольный доступ и 32-битное параллельное управление. Ранее группа Лю продемонстрировала прототип с рекордной скоростью записи 400 пикосекунд. Текущая версия адаптирует эту технологию для серийного производства.

Чжоу Пэн указывает, что двумерная память может стать первым атомарным компонентом для массового выпуска благодаря меньшей конструктивной сложности по сравнению с логическими элементами.