Pamięci operacyjne o grubości zaledwie 10 atomów mogą prowadzić do drastycznie większej pojemności przechowywania w urządzeniach elektronicznych, takich jak smartfony. Po dziesięcioleciach miniaturyzacji obecne układy komputerowe mają obecnie zanikająco małe elementy, często wciskając dziesiątki miliardów tranzystorów na obszar wielkości paznokcia. Ale podczas gdy rozmiar komponentów na płytce krzemowej stał się niezwykle mały, same płytki pozostają względnie grube – oznacza to, że istnieje ograniczenie możliwości zwiększenia złożoności układów przez składanie wielu warstw na siebie.
Naukowcy pracowali nad cieńszymi układami wykonanymi z tzw. materiałów 2D, takich jak grafen, który składa się z pojedynczej warstwy atomów węgla i teoretycznie może być tak cienki, jak to tylko możliwe. Ale do tej pory tylko proste projekty chipów mogły być wykonane z takich materiałów, a trudno było je połączyć z tradycyjnymi procesorami i zintegrować je w urządzenia elektryczne.
Teraz Chunsen Liu z Uniwersytetu Fudan w Szanghaju i jego koledzy połączyli 2D chip o grubości około 10 atomów z rodzajem chipa o nazwie CMOS, który jest obecnie stosowany w komputerach. Sposób wytwarzania tych chipów pozostawia nierówną powierzchnię, co sprawia, że trudno jest nałożyć na nią arkusz 2D. Liu i jego koledzy pokonali to, oddzielając 2D chip od tradycyjnego chipa CMOS warstwą szkła, która nie jest częścią obecnych procesów i musiałaby być uprzemysłowiona przed produkcją masową.
Prototypowy moduł pamięci roboczej zespołu osiągnął w testach dokładność wynoszącą ponad 93 procent. Chociaż jest to daleko od wymaganej niezawodności dla urządzeń konsumenckich, stanowi obiecujące potwierdzenie koncepcji.
„To jest bardzo interesująca technologia z ogromnym potencjałem, ale wciąż daleka jest droga do jej komercyjnej opłacalności” – mówi Steve Furber z Uniwersytetu w Manchesterze, Wielka Brytania.
Kai Xu z King’s College London twierdzi, że dalsze zmniejszanie obecnych projektów chipów bez użycia materiałów 2D będzie problematyczne, ponieważ w przypadku tradycyjnych komponentów występuje wyciek sygnału, gdy są one produkowane o skrajnie małych szerokościach. Zmniejszenie grubości warstw może przezwyciężyć ten efekt, co oznacza, że miniaturyzacja pod względem grubości potencjalnie pozwoliłaby na jeszcze większą miniaturyzację pod względem szerokości.
„Krzem już napotkał przeszkody” – mówi Xu. „Materiał 2D może być w stanie pokonać te skutki. Jeśli jest bardzo cienki, sterowanie przy bramce może być bardziej równomierne, może być bardziej doskonałe, więc przecieka mniej”.
