Siêu vật liệu có thể thay đổi ngành bán dẫn

Walter de Heer, giáo sư vật lý tại Viện Công nghệ Georgia, cầm mô hình phân tử graphene. Ảnh: Viện Công nghệ Georgia.

Theo WSJ, nhóm các nhà khoa học đã nghiên cứu tính bán dẫn của graphene, một vật liệu tương tự có trong ruột bút chì. Điều này đã mở ra hướng đi mới cho ngành sản xuất vi xử lý.

Nghiên cứu về graphene được công bố trên tạp chí khoa học Nature vào 3/1, mở ra khả năng thay thế cho silicon, vật liệu phổ biến nhất trong các chip hiện nay.

Phát hiện của các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Georgia và Đại học Thiên Tân của Trung Quốc diễn ra trong bối cảnh cuộc đua giành quyền thống trị lĩnh vực bán dẫn trở nên rất khốc liệt. Nỗ lực này bao gồm hàng tỷ USD đầu tư và hỗ trợ cho các chương trình sản xuất trong nước cũng như nghiên cứu nhằm tìm ra vật liệu tiềm năng thay thế cho silicon.

Các vật liệu thay thế hoặc hoạt động cùng với silicon, chẳng hạn như dichalcogenides kim loại chuyển tiếp là chủ đề nghiên cứu của các nhà khoa học trong nhiều thập kỷ. Gần đây, gali nitrit và cacbua silic bắt đầu được đưa vào sử dụng trong các con chip cung cấp năng lượng cho xe điện.

Tuy nhiên, có rất nhiều lý do khiến silicon khó bị “truất ngôi” trong tương lai gần. Các vật liệu mới có giá đắt hơn nhiều so với silicon và quá trình sản xuất chip tại các nhà máy khổng lồ như Intel và TSMC luôn đòi hỏi vật liệu có độ chính xác cao, trong khi phải tối ưu chi phí và hiệu quả sản xuất.

“Silicon vẫn là vật liệu hàng đầu khi sản xuất chip quy mô lớn”, Glenn O'Donnell, phó Chủ tịch công ty nghiên cứu Forrester nói.

Các chuyên gia cho biết graphene phải đối mặt với những rào cản trong sản xuất đại trà và chi phí sản xuất cao, khiến việc đưa vật liệu này vào thực tế có thể cần thêm 5-10 năm nữa hoặc lâu hơn.

Silicon vẫn là vật liệu phổ biến trong sản xuất chất bán dẫn. Ảnh: Medium.

Trong khi đó, các nhà nghiên cứu của Georgia Tech, dẫn đầu bởi giáo sư vật lý Walter de Heer cho biết họ đã vượt qua ít nhất một trở ngại, đó là phát hiện ra rằng graphene có thể hoạt động như một chất bán dẫn. De Heer nói thêm nhóm đã nỗ lực nỗ lực trong 2 thập kỷ mà không nhận được nhiều sự quan tâm từ các nhà đầu tư.

Vì các đặc tính bán dẫn của graphene đã được chứng minh, vật liệu này có thể thu hút nhiều sự chú ý hơn từ những nhà sản xuất chip. Trong khi các nhà phân tích cho biết những nhà sản xuất lớn vẫn chưa muốn thay thế silicon, việc họ đầu tư vào graphene là yêu cầu tối thiểu để đưa vật liệu này bước vào lĩnh vực thương mại.

“Chúng tôi không quá phấn khích khi xem xét những thứ xuất phát từ nghiên cứu. Ngoài ra, việc chuyển một dự án từ nghiên cứu sang sản xuất không dành cho những người khó tính”, ông Glenn O'Donnell nói thêm.

Minh Hoàng

Theo WSJ