Учёные из Пекинского университета представили транзистор, который может переопределить будущее микроэлектроники. Команда под руководством профессора Пенг Хайлина анонсировала кремниевый транзистор на основе двумерного материала — оксиселенида висмута (Bi2O2Se). Разработка использует архитектуру gate-all-around (GAAFET), где затвор полностью окружает канал, в отличие от частичного покрытия в традиционных FinFET-структурах. Это увеличивает площадь контакта, снижая утечку энергии и улучшая управление током.
Согласно статье в журнале Nature Materials, новый транзистор демонстрирует на 40% более высокую скорость работы и на 10% меньшее энергопотребление по сравнению с современными 3-нанометровыми чипами Intel. По заявлению Пекинского университета, это «самый быстрый и эффективный транзистор из когда-либо созданных», который также превосходит процессоры TSMC и Samsung. Результаты тестов, проведённых в условиях, идентичных тем, что используются для ведущих коммерческих чипов, подтверждают эти показатели.
Ключевым элементом стали новые материалы: Bi2O2Se в роли полупроводника и Bi2SeO5 в качестве диэлектрика затвора. Их низкая межфазная энергия минимизирует дефекты и рассеяние электронов. «Электроны движутся практически без сопротивления, как вода по гладкой трубе», — пояснил Пенг. Технология уже проверена с помощью расчётов теории функционала плотности (DFT) и физических испытаний на производственной платформе университета.
Новая структура способна преодолеть ограничения миниатюризации кремниевых чипов, особенно при нормах ниже 3 нм. Это открывает перспективы для создания компактных и мощных процессоров, включая чипы для ноутбуков.
Важно, что производство таких транзисторов возможно на существующей полупроводниковой инфраструктуре, что упростит их интеграцию в промышленность. Если технологию удастся масштабировать, то она может замедлить переход на альтернативные материалы, вроде графена, сохранив доминирование кремния в микроэлектронике.