Los científicos lograron crear por primera vez chip de memoria completamente funcional usando materiales bidimensionales para integrarse directamente en el “día”de silicio (en pocas palabras, el chip desnudo y sin empaquetar que contiene un circuito integrado), un hito que podría cambiar la forma en que se construyen los semiconductores.
La investigación realizada por Chunsen Liu y sus colegas de la Universidad Fudan de Shanghai se publicó el 9 de octubre en la revista científica Naturaleza.
La investigación se considera revolucionaria, con descubrimientos que podrían marcar un hito en la electrónica 2D, donde desde hace algún tiempo se estudian formas de mejorar el rendimiento y la eficiencia a escala atómica, pero es difícil ir más allá de las demostraciones de laboratorio.
Aprovechando un proceso productivo que el equipo ha rebautizado ATOM2CHIPlos investigadores han conseguido crear una capa de disulfuro de molibdeno de sólo unos pocos átomos de espesor que se puede colocar directamente encima de un chip de silicio convencional de 0,13 micrómetros. El resultado es un chip híbrido que combina una matriz de memoria flash NOR 2D con un controlador CMOS estándar, cerrando efectivamente la brecha entre los nanomateriales experimentales y los estándares de fabricación industrial.
El equipo de investigadores informes a Rendimiento del 94,34% en producción completa de chipsuna cifra capaz de rivalizar con la producción comercial de semiconductores de silicio y velocidades de funcionamiento de hasta cinco megahercios. Cada bit consume sólo 0,644 picojulios, lo que es significativamente menos que la energía requerida por las celdas de memoria flash actuales. En las pruebas, las memorias quellone mostraron programación y borrado de las células en 20 nanosegundos, retención durante diez años y una vida operativa de más de 100.000 ciclos de escritura.
Desafíos y ley de Moore
Para lograr estos resultados, los investigadores tuvieron que superar desafíos relacionados con la rugosidad de la superficie de algunos materiales. En los chips de silicio, incluso después del pulido, quedan áreas irregulares a nanoescala que pueden rasgar o estresar las delgadas capas atómicas; El proceso ATOM2CHIP implica un proceso de adhesión compatible que permite que el material 2D «fluya» sobre los perfiles de los circuitos subyacentes sin romperse, con un sistema de embalaje específicamente diseñado que protege del calor y posibles daños electrostáticos.
Los autores describen los resultados como “un hito importante en la extensión de la superioridad de la electrónica 2D a las aplicaciones del mundo real”, con implicaciones que van más allá del almacenamiento flash: siempre que se reduzca proporcionalmente, las arquitecturas híbridas de este tipo podrían reducir drásticamente el consumo de energía y aumentar la densidad en futuros chips y procesadores de IA, permitiendo que la Ley de Moore siga desarrollándose de forma atómica.