به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی روش تازه‌ای برای ساخت تراشه‌های نیمه‌هادی ارائه داده‌اند که با استفاده از انباشت متوالی لایه‌های سیلیکون، می‌تواند دوام قانون مور را افزایش دهد. این روش که در مجله Nature Electronics منتشر شده است، به مهندسان اجازه می‌دهد چندین لایه ترانزیستور را به‌طور مستقیم روی یکدیگر بسازند، به این فرآیند ادغام سه‌بعدی متوالی می‌گویند.

برخلاف روش‌های سنتی که لایه‌های جداگانه ساخته‌شده را به یکدیگر می‌چسبانند، در این روش هر لایه سیلیکون به ترتیب روی همان ویفر رشد می‌کند و در نتیجه اتصالات بین لایه‌های ترانزیستور، متراکم‌تر و کارآمدتر می‌شود. دکتر صیف صالح‌الدین، استاد مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه برکلی و نویسنده ارشد این پژوهش، می‌گوید: «این یک طرز فکر کاملاً متفاوت درباره معماری تراشه است. با ساختن ترانزیستورها لایه به لایه در یک فرآیند واحد، می‌توانیم به یکپارچگی بسیار بیشتری دست پیدا کنیم و بر بعضی محدودیت‌های فیزیکی که کاهش ابعاد در سطح افقی با آن روبه‌رو است غلبه کنیم.»

نوآوری کلیدی این روش، استفاده از تکنیک‌های فرآوری در دمای پایین است که مانع از آسیب دیدن لایه‌های ترانزیستوری زیرین هنگام لایه‌نشانی و الگودهی لایه‌های جدید سیلیکون در بالای آنها می‌شود. محققان با ساخت یک ساختار دو لایه از ترانزیستورهای CMOS و برقراری اتصال میان لایه‌ها، عملی بودن این رویکرد را به اثبات رساندند.

قانون مور که بر اساس آن تعداد ترانزیستورهای روی یک تراشه تقریباً هر دو سال یک بار دو برابر می‌شود، دهه‌هاست که پیشرفت در عملکرد و بهره‌وری انرژی محاسبات را هدایت کرده است. اما با نزدیک شدن ترانزیستورها به مقیاس اتمی، کوچک‌سازی به شدت دشوار و پرهزینه شده است. ادغام سه‌بعدی متوالی با افزایش چگالی ترانزیستورها در جهت عمودی، به جای تکیه صرف بر کوچک‌سازی افقی، مسیری تازه پیش رو می‌گذارد. این روش می‌تواند تراشه‌های قدرتمندتری را برای کاربردهایی از هوش مصنوعی گرفته تا دستگاه‌های همراه فراهم کند، بدون اینکه نیاز به پیشرفت در فناوری لیتوگرافی فرابنفش فرین یا مواد نیمه‌هادی جدید باشد.

با این حال، پیش از آنکه این روش بتواند در تولید انبوه و در مقیاس صنعتی به‌کار گرفته شود، چالش‌هایی باقی است. بهبود نرخ محصولات سالم، مدیریت دفع گرما در لایه‌های متراکم روی هم و توسعه ابزارهای طراحی بهینه‌شده برای معماری‌های سه‌بعدی از جمله این موانع هستند. پژوهشگران در حال همکاری با شرکای صنعتی برای رفع این موانع هستند.

دکتر جنیفر پارک، دانشمند مواد در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی و نویسنده همکار این مطالعه، می‌گوید: «صنعت نیمه‌هادی در یک نقطه عطف قرار دارد. روش‌هایی مانند ادغام سه‌بعدی متوالی این امکان را فراهم می‌کنند که نوآوری در فناوری محاسباتی با همان شتاب قبلی ادامه پیدا کند، شتابی که جامعه امروز به آن نیاز دارد و انتظارش را می‌کشد.»

این پژوهش با حمایت وزارت انرژی ایالات متحده، بنیاد ملی علوم و شرکت تحقیقاتی نیمه‌هادی انجام شده است.