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Mar 06, 2023

Gli ingegneri del MIT rivoluzionano la tecnologia dei chip semiconduttori con Atom

By Adam Zewe, Massachusetts Institute of TechnologyMay 1, 2023 MIT researchers

Di Adam Zewe, Massachusetts Institute of Technology, 1 maggio 2023

I ricercatori del MIT hanno innovato una tecnologia di crescita a bassa temperatura per integrare materiali 2D su un circuito di silicio, aprendo la strada a chip più densi e potenti. Il nuovo metodo prevede la crescita di strati di materiali dicalcogenuro di metalli di transizione (TMD) 2D direttamente sopra un chip di silicio, un processo che in genere richiede temperature elevate che potrebbero danneggiare il silicio.

Una nuova tecnologia di crescita e fabbricazione a bassa temperatura consente l’integrazione di materiali 2D direttamente su un circuito di silicio, il che potrebbe portare a chip più densi e potenti.

Researchers from MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MIT have developed a low-temperature growth process to directly integrate 2D materials onto silicon chips, enabling denser and more powerful semiconductorsSemiconductors are a type of material that has electrical conductivity between that of a conductor (such as copper) and an insulator (such as rubber). Semiconductors are used in a wide range of electronic devices, including transistors, diodes, solar cells, and integrated circuits. The electrical conductivity of a semiconductor can be controlled by adding impurities to the material through a process called doping. Silicon is the most widely used material for semiconductor devices, but other materials such as gallium arsenide and indium phosphide are also used in certain applications." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> semiconduttori. Questa tecnologia supera le sfide precedenti legate alle alte temperature e alle imperfezioni del trasferimento del materiale. Riduce inoltre i tempi di crescita e consente strati uniformi su wafer più grandi da 8 pollici, rendendolo ideale per applicazioni commerciali.

Le applicazioni emergenti dell’intelligenza artificiale, come i chatbot che generano il linguaggio umano naturale, richiedono chip per computer più densi e potenti. Ma i chip semiconduttori sono tradizionalmente realizzati con materiali sfusi, che sono strutture 3D squadrate, quindi impilare più strati di transistor per creare integrazioni più dense è molto difficile.

Tuttavia, i transistor semiconduttori realizzati con materiali 2D ultrasottili, ciascuno con uno spessore di soli tre atomi, potrebbero essere impilati per creare chip più potenti. A tal fine, i ricercatori del MIT hanno ora dimostrato una nuova tecnologia che può “far crescere” in modo efficace ed efficiente strati di materiali dicalcogenuro di metalli di transizione 2D (TMD) direttamente sopra un chip di silicio completamente fabbricato per consentire integrazioni più dense.

Growing 2D materials directly onto a silicon CMOS wafer has posed a major challenge because the process usually requires temperatures of about 600 degrees CelsiusThe Celsius scale, also known as the centigrade scale, is a temperature scale named after the Swedish astronomer Anders Celsius. In the Celsius scale, 0 °C is the freezing point of water and 100 °C is the boiling point of water at 1 atm pressure." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Celsius, mentre i transistor e i circuiti in silicio potrebbero rompersi se riscaldati oltre i 400 gradi. Ora, il team interdisciplinare di ricercatori del MIT ha sviluppato un processo di crescita a bassa temperatura che non danneggia il chip. La tecnologia consente ai transistor a semiconduttore 2D di essere integrati direttamente su circuiti di silicio standard.