Processori, addio al silicio e Legge di Moore in salvo: questa scoperta potrebbe cambiare tutto

Processori, addio al silicio e Legge di Moore in salvo: questa scoperta potrebbe cambiare tutto

Ricercatori di MIT, TSMC e UC Berkeley hanno trovato un modo per collegare materiali bidimensionali e componenti elettronici convenzionali. La chiave? Il bismuto. Grazie a questa scoperta sarà possibile abbandonare il silicio e continuare la miniaturizzare dei transistor.

di pubblicata il , alle 09:29 nel canale Processori
 

La Legge di Moore è morta, no è viva, no si sta solo evolvendo… beh, è almeno una decina d'anni che si sentono dichiarazioni attorno a quella che è stata per decenni la previsione azzeccata di uno dei fondatori di Intel. La Legge di Moore non è mai stata un dogma, né una regola che potesse tenere conto dell'evoluzione tecnologica - dal packaging agli stessi processi produttivi, fino ai materiali - introdotti nei decenni successivi. Tuttavia, ha rappresentato un faro all'evoluzione informatica, quindi ha un suo peso specifico.

L'importante è sempre il risultato finale, quindi avere chip più potenti: non importa se ci si arrivi raddoppiando il numero di transistor ogni due anni come dice la Legge di Moore o seguendo altre strade. Ciononostante, nei prossimi anni il mondo dell'hardware potrebbe imbattersi nel serio problema rappresentato dai limiti fisici del silicio che potrebbero impedire la miniaturizzazione dei transistor.

È quindi interessante vedere dove sta andando la ricerca scientifica e i progressi che sta compiendo per trovare una soluzione. I ricercatori del MIT di Boston, della University of California di Berkeley e di TSMC hanno pubblicato uno studio su Nature in cui illustrano una nuova soluzione per consentire ai chip di continuare a offrirci prestazioni sempre più alte all'interno di consumi adeguati.

Una delle strade che si stanno analizzando per il post-silicio coinvolge i materiali bidimensionali, spessi uno o pochi atomi, per realizzare nuovi transistor. Il problema è che interfacciare i materiali bidimensionali (detti anche monostrato) ai componenti elettronici tradizionali finora si è rivelato piuttosto complicato.

I ricercatori di MIT, UC Berkeley e TSMC dicono di aver trovato un modo nuovo per realizzare le connessioni elettriche necessarie e favorire una futura miniaturizzazione dei componenti e, potenzialmente, estendere la validità della Legge di Moore anche in futuro.

"Abbiamo risolto uno dei maggiori problemi nella miniaturizzazione dei semiconduttori, la resistenza di contatto tra un elettrodo metallico e un materiale semiconduttore monostrato", ha affermato il ricercatore Cong Su della UC Berkeley.

La soluzione consiste nell'uso di un semimetallo, il bismuto, al posto dei metalli ordinari per il collegamento con il materiale monostrato, in questo caso il disolfuro di molibdeno che fa parte della famiglia dei "dicalcogenuri dei metalli di transizione".

L'interfacciamento tra metalli e materiali semiconduttori produce infatti un fenomeno chiamato MIGS (metal-induced gap state) che porta alla formazione di una barriera Schottky, un fenomeno che inibisce il flusso dei portatori di carica. L'utilizzo di un semimetallo, le cui proprietà elettroniche rientrano tra quelle dei metalli e dei semiconduttori, unito ad un corretto allineamento energetico tra i due materiali, ha permesso di eliminare il problema.


Illustrazione di un transistor semiconduttore monostrato

Questi materiali bidimensionali, sottili fogli da uno a pochi atomi di spessore, garantiscono un'ulteriore miniaturizzazione dei transistor riducendo di diverse volte la lunghezza del canale, portandola dai 5-10 nm odierni a una scala "subnanometrica".

Oltre al progresso in sé e per sé, il problema di ottenere un contatto metallico a bassa resistenza con tali materiali ha finora ostacolato anche la ricerca di base sulla fisica di questi nuovi materiali monostrato. Di conseguenza questa scoperta potrebbe sbloccare altri studi e progressi.

Capire come scalare e integrare il tutto a livello commerciale richiederà ancora tempo, ma secondo i ricercatori molti esperimenti in fisica potranno beneficiare immediatamente di questo studio.

Nel frattempo, i ricercatori continueranno ad approfondire il tema, provando a capire come continuare a ridurre le dimensioni e cercando altri accoppiamenti di materiali che potrebbero consentire migliori contatti elettrici con l'altro tipo di portatori di carica (lacune). Il problema è stato risolto per i transistor di tipo N, ma se riusciranno a trovare una combinazione per creare anche un efficiente transistor di tipo P monostrato, si potrebbero spalancare nuove possibilità per lo sviluppo dei chip dei prossimi decenni.

20 Commenti
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io78bis16 Maggio 2021, 11:54 #1
Quindi in 2 parole.

Nessuna novità (se non si è ricercatori)
nickname8816 Maggio 2021, 12:20 #2
Di queste storielle narranti mirabolanti soluzioni alternative al silicio ne abbiamo lette a bizzeffe, prima su tutte il super grafene che abbiamo visto che fine ha fatto.

Quì non c'è manco un chip dimostrativo, è tutto su carta e che fa ancora in tempo a perdersi non appena si passerà alla pratica.
randy8816 Maggio 2021, 13:39 #3
Il problema non è assolutamente scoprire un materiale alternativo al silicio per produrre un prototipo di chip.
Sa Dio quanti ce ne sono

Il problema, ed è il motivo per cui questi nuovi materiali si arenano, E' LA PRODUTTIVITA'.

Sono materiali che non ti permettono di produrre 1 miliardo di chip al mese, e a costi plausibili.
Ci sono voluti parecchi DECENNI per arrivare ad un sistema produttivo cosi efficiente, da poter produrre su larghissima scala chip in silicio di ogni forma e dimensione.
Lo stesso tempo ci vorrebbe con questi nuovi materiali. Chissà, capace funzionano per davvero, ma da qui ad avere una produzione globale di eventuali chip "al bismuto", siamo tutti morti di vecchiaia
djfix1316 Maggio 2021, 13:51 #4
ma perchè commentare a vanvera? perchè se non capite cosa c'è scritto non fate altro o guardate video di animali buffi?
questa è una rivoluzione, non è una scoperta di nuovi materiali mirabolanti...è la scoperta di come scalare i chip sotto il nanometro! il fatto che non si riesca a farlo non dipendeva da Moore o dal metodo di produzione, ma dal semplice collegamento di circuito, trovato quello niente impedirà di avere chip 100 o 1000 volte più piccoli!
1 orologio che può giocare a Crysis...Fatto!
potremo davvero integrare potenza senza batterie enormi (negli smartphone il grosso dello spazio è ancora la batteria)
supertigrotto16 Maggio 2021, 13:58 #5
Purtroppo per aumentare le prestazioni,le strade si fanno tortuose e in salita.
Siamo stati abituati bene nei scorsi decenni ed ora che la corsa si fa più dura,trovara nuovi modi per aumentare le prestazioni non è così semplice.
Poi il mondo è sempre più avido di microchip,in un mondo sempre più digitalizzato,servono prestazioni e prodotti di anno in anno sempre più evoluti.
djfix1316 Maggio 2021, 14:03 #6
Originariamente inviato da: randy88
Il problema non è assolutamente scoprire un materiale alternativo al silicio per produrre un prototipo di chip.
Sa Dio quanti ce ne sono

Il problema, ed è il motivo per cui questi nuovi materiali si arenano, E' LA PRODUTTIVITA'.

Sono materiali che non ti permettono di produrre 1 miliardo di chip al mese, e a costi plausibili.
Ci sono voluti parecchi DECENNI per arrivare ad un sistema produttivo cosi efficiente, da poter produrre su larghissima scala chip in silicio di ogni forma e dimensione.
Lo stesso tempo ci vorrebbe con questi nuovi materiali. Chissà, capace funzionano per davvero, ma da qui ad avere una produzione globale di eventuali chip "al bismuto", siamo tutti morti di vecchiaia


guarda che è già dal 2016 che ci sono i brevetti per materiali al bismuto "Micro/Nano-particelle a base di silicato di bismuto e/o germanato di bismuto per applicazioni ottiche non lineari"
con primi esempi nell'optoelettronica

qui i primi microprocessori al grafene https://it.institut-seltene-erden.d...bi-di-carbonio/

20 anni fa in casa avevamo i pentium da 66 MHz...ora al tuo smartwatch ci puoi parlare...perfino un arduino da 4 euro va a 20MHz oggi
demon7716 Maggio 2021, 15:57 #7
Originariamente inviato da: djfix13
guarda che è già dal 2016 che ci sono i brevetti per materiali al bismuto "Micro/Nano-particelle a base di silicato di bismuto e/o germanato di bismuto per applicazioni ottiche non lineari"
con primi esempi nell'optoelettronica

qui i primi microprocessori al grafene https://it.institut-seltene-erden.d...bi-di-carbonio/

20 anni fa in casa avevamo i pentium da 66 MHz...ora al tuo smartwatch ci puoi parlare...perfino un arduino da 4 euro va a 20MHz oggi


QUOTO assolutamente.
E' grazie a ricerche come queste che domani avremochip commerciali di nuova concezione, ed sono studi che richiedono anni di lavoro per risolvere i vari problemi che si presentano.
Col medesimo ragionamento non è da escludere che un domani arriveremo ad avere anche chip quantistici capaci di lavorare a normali tmeperature e non a temperature prossime allo zero assoluto.
StIwY16 Maggio 2021, 16:03 #8
Adesso anche i titoli contraddittori. "Addio al sicilio", e poi il verbo condizionale "potrebbe"

Io avrei scritto così: "Ecco come si potrebbe produrre il miglior silicio di sempre"
*Pegasus-DVD*16 Maggio 2021, 16:57 #9
bo, sono 20anni che sento parlare dei limiti fisici del silicio
xxxyyy16 Maggio 2021, 17:11 #10
La notizia è interessante non tanto per le dimensioni (sotto il nm non c'è più molto spazio, cos'è? 0,5nm il passo reticolare del silicio?) quanto per il contatto con strutture 2d. Magari riusciranno a costruire strati su strati di transistor... magari dissipando efficacemente il calore.
Magari.

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