Производители микросхем все ближе подходят к пределам традиционной плоской компоновки. Свободного места на кристаллах становится меньше, а дальнейшее уменьшение транзисторов дается все сложнее.

Изображение: ScienceAlert

Авторы новой работы из Университета Иллинойса (University of Illinois Urbana-Champaign, США) предложили решать эту проблему не за счет уменьшения компонентов, а за счет размещения их друг над другом. По сути, вычислительные схемы и память получают дополнительное пространство в вертикальном направлении.

Такой подход напрямую связан с законом Мура, который предполагает регулярное увеличение числа транзисторов на микросхемах при сохранении стоимости производства. Чем больше транзисторов удается разместить на кристалле, тем выше вычислительные возможности устройства.

Ранее многослойные чипы сталкивались с серьезным препятствием. Производство полупроводников требует нагрева примерно до 1000 градусов Цельсия, поэтому формирование нового уровня могло повредить уже готовые слои.

Группа Цин Цао (Qing Cao) решила эту задачу с помощью беспереходных транзисторов и сверхтонких кремниевых наномембран. Часть технологических операций специалисты выполнили заранее, а сами мембраны наносили при температуре ниже 200 градусов. Кроме того, гибкая структура материала помогла снизить количество дефектов между слоями.

В ходе испытаний команда собрала трехслойную систему с работающими логическими схемами и ячейками памяти. Разработчики отмечают, что архитектура допускает дальнейшее увеличение числа уровней. Пока технология требует более высокого напряжения питания, однако созданная конструкция уже подтвердила возможность монолитной 3D-интеграции на основе стандартного монокристаллического кремния.