Pekińscy naukowcy zapowiadają przełomowe chipy na bazie bizmutu. Procesory szybsze nawet o 40%

Intel i TSMC, dotychczasowi giganci branży półprzewodników, mogą zacząć się pocić. Zespół chińskich naukowców z Pekińskiego Uniwersytetu zaprezentował bowiem wynalazek, który może wywrócić do góry nogami całą branżę mikroprocesorów. Mowa o tranzystorach opartych na bizmucie, które – według badań – są szybsze i bardziej efektywne niż jakiekolwiek krzemowe rozwiązania dostępne obecnie na rynku.

Bizmut to pierwiastek, który większości kojarzy się raczej z różowawym syropem Pepto-Bismol na problemy żołądkowe (jego sprzedaż rozpoczęto jeszcze w roku 1919) niż z najnowszą technologią półprzewodnikową. Tymczasem naukowcy z Chin postanowili uczynić z niego fundament przyszłości elektroniki. Według publikacji zespołu pod kierownictwem profesora chemii fizycznej Peng Hailina, nowe tranzystory wykonane z dwuwymiarowego bizmutu oferują 40% wyższą prędkość przy 10% niższym zużyciu energii w porównaniu z najnowszymi krzemowymi układami od Intela i TSMC.

Nowe tranzystory wykonane z dwuwymiarowego bizmutu podobno oferują 40% wyższą prędkość przy 10% niższym zużyciu energii.

Zmiana pasa w wyścigu technologicznym

Profesor Peng wprost nazywa swoje odkrycie zmianą pasa w wyścigu technologicznym. „Jeśli innowacje oparte na dotychczasowych materiałach są skrótem, to my przebudowujemy całą drogę” – podkreślił w oficjalnym komunikacie.

Zespół badaczy opublikował swoje wyniki w prestiżowym czasopiśmie Nature, w artykule zatytułowanym „Low-power 2D gate-all-around logics via epitaxial monolithic 3D integration”. Choć tytuł może wydawać się nieco zawiły, to clou całej pracy jest jasne: naukowcy stworzyli warstwowy tranzystor z wysoką ruchliwością elektronów, który można skalować do poziomu produkcji wafli krzemowych.

Technologia, która ma przyspieszyć chipy o 40%

Kluczowe dane brzmią imponująco. Nowy tranzystor posiada bramkę o długości 30 nm, co może wydawać się nieco przestarzałe na tle 3 nm produkowanych przez TSMC. Jednak, jak wskazują eksperci, marketingowe oznaczenia w branży półprzewodników już dawno oderwały się od rzeczywistości. Przykładowo TSMC N3E ma rzeczywistą długość bramki wynoszącą 45 nm, a nadchodzący Intel 18A operuje na 30-36 nm.

W praktyce oznacza to, że chińskie tranzystory nie odstają od światowej czołówki, a wręcz mogą ją prześcignąć. Jeśli przewidywania zespołu Peng Hailina się potwierdzą, układy scalone mogą zyskać nawet 40% wzrost prędkości, co oznaczałoby, że przeciętny procesor osiągający 5 GHz mógłby działać na zawrotnych 7 GHz.

Przełom czy kolejne technologiczne złudzenie?

Chińscy naukowcy już teraz okrzyknęli swoje bizmutowe tranzystory „najszybszymi i najbardziej energooszczędnymi w historii”. Trzeba jednak pamiętać, że historia technologii zna wiele obiecujących alternatyw dla krzemu, które z różnych powodów nie trafiły do masowej produkcji. Czy bizmut podzieli ich los? To dopiero się okaże.

Bez względu na to, jak zakończy się historia bizmutowych tranzystorów, nie da się ukryć, że Chiny błyskawicznie zmniejszają dystans do zachodnich liderów branży. Huawei podobno testuje maszynę do litografii EUV, która ma konkurować z najlepszymi rozwiązaniami ASML. Coraz częściej nie pada pytanie „czy” Chiny dogonią Zachód w wyścigu półprzewodników, ale raczej „kiedy”. „Choć obecny kierunek rozwoju został wymuszony przez sankcje gospodarcze, to zmusił nas do szukania świeżych i oryginalnych rozwiązań” – podkreślił Peng.