Pechino crea materiale bidimensionale per produrre i microchip. Una innovazione che spiazza gli USA

Una scoperta nella produzione di un nuovo materiale bidimensionale, dello spessore di circa un atomo, è destinata ad aprire la strada alla transizione verso i semiconduttori di nuova generazione.

Gli scienziati cinesi sono riusciti a utilizzare il nuovo materiale semiconduttore per produrre wafer da 12 pollici, circa 36 cm. Questo traguardo potrebbe affiancare i tradizionali chip di silicio per eventualmente superarli.

L’utilizzo di materiali 2D nel High tech non è una novità: già il MIT aveva utilizzato dei materiali 2D per migliorare le caratteristiche dei microchip, ma in questo caso abbiamo una struttura completamente 2D e, soprattutto , un’innovazione che appare pronta alla produzione industriale.

Il nuovo materiale 2D, estremamente sottile, conferisce ai wafer eccellenti proprietà semiconduttive. Prima però di proseguire con lo sviluppo il team di scienziati ha dovuto risolvere i problemi legati alla scalabilità delle dimensioni dei wafer e soprattutto l’industrializzazione, cioè la possibilità di produrli su larga scala.

materiali bidimensionali

In un’intervista esclusiva al Post, il professor Liu Kaihui dell’Università di Pechino, che ha guidato il progetto, ha dichiarato che il lavoro del suo team ha assicurato all’industria le applicazioni pratiche del materiale 2D. “Abbiamo dimostrato all’industria che questo materiale è scientificamente fattibile e abbiamo infuso fiducia. Se in futuro ci saranno richieste industriali, il progresso in questo campo farà passi da gigante”.

In collaborazione con il professor Liu Can della Renmin University of China e con il professor Zhang Guangyu dell’Accademia cinese delle scienze, il suo team ha sviluppato la strategia di produzione a Pechino e l’ha verificata presso il Songshan Lake Materials Laboratory di Dongguan. Il 30 luglio hanno pubblicato un articolo sulle loro scoperte sulla rivista Science Bulletin.

Sebbene il silicio sia adatto alla lavorazione dei semiconduttori, gli attuali chip di silicio hanno incontrato difficoltà a causa della continua riduzione delle dimensioni dei dispositivi.
“Quando i transistor di silicio sono più sottili, il loro controllo della tensione peggiora. La corrente esiste anche quando il dispositivo non funziona. Questo comporta costi energetici aggiuntivi e generazione di calore”, ha detto Liu.

Il materiale 2D è costituito da solidi cristallini con uno o più strati di atomi. Le proprietà fisiche uniche dei wafer, dovute al loro spessore naturalmente a livello atomico, potrebbero risolvere il problema. E potrebbero trovare applicazione in molti dispositivi elettronici ad alte prestazioni.

“Alcuni materiali 2D sono considerati un sistema di materiali essenziale per un circuito integrato di 1 nm o più piccolo. Sono anche riconosciuti dall’industria come in grado di continuare, o addirittura superare, la Legge di Moore, secondo la quale il numero di transistor in un circuito integrato raddoppia ogni due anni circa”, affeermano i ricercatori.
Ad ogni livello, i materiali 2D possono esistere separatamente, consentendo di impilarli strato per strato, come il grafene o i dicalcogenuri di metalli di transizione (TMD), tra cui il bisolfuro di molibdeno, il bisolfuro di tungsteno, il diseleniuro di molibdeno e il diseleniuro di tungsteno.

Tuttavia, la fabbricazione di wafer di materiali 2D con un’elevata uniformità e prestazioni dei dispositivi è stata una sfida per gli scienziati di tutto il mondo. Il 60% del mercato attuale dei chip si basa sulla lavorazione di pezzi uniformi di silicio di 12 pollici di diametro, che sono la materia prima con cui sono fatti i chip. La difficoltà è stata quella di riuscire a produrre una tale dimensione di materiale bidimensionale uniforme qualitativamente e con tecnologie replicabili su larga scala, e questo è l’incredibile risultato dei ricercatori cinesi.

Questa innovazione permetterà anche di aggirare i blocchi alle esportazioni di chip e componenti di alta qualità da parte degli USA: a che serve un chip importato se posseggo una tecnologia molto superiore?

Biden non aveva considerato questo punto.