Bilim dünyasında heyecan yaratan bir gelişmeyle, araştırmacılar ilk kez 2 boyutlu (2D) malzemeleri kullanarak tamamen işlevsel bir bellek çipi üretti ve bunu standart bir silikon yongaya başarıyla entegre etti. Bu kilometre taşı, gelecekteki yarı iletkenlerin üretim şeklini değiştirebilir.
Ünlü bir araştırma ekibi tarafından yürütülen ve önemli bir bilimsel dergide yayımlanan bu çalışma, atomik ölçekte performans ve verimlilik vaat eden 2D elektroniklerin önünü açıyor. Araştırmacılar, ATOM2CHIP adını verdikleri bir yöntemle, sadece birkaç atom kalınlığında bir molibden disülfür tabakasını doğrudan geleneksel bir silikon çipin üzerine büyütmeyi başardılar. Sonuç, 2D NOR flash bellek dizisi ile standart bir silikon denetleyiciyi birleştiren hibrit bir çip oldu. Bu, deneysel nano malzemeler ile endüstri standardı üretim arasındaki boşluğu dolduruyor.
Yapılan testlerde, tam çip üretiminden %94,34 gibi ticari silikon üretimine rakip bir verim elde edildiği bildiriliyor. Üretilen çiplerin operasyonel hızları beş megahertz'e kadar ulaşırken, her bir bitin sadece 0,644 pikojul enerji tüketmesi dikkat çekiyor. Bu değer, günümüz silikon flash hücrelerinin enerji tüketiminden oldukça düşük.
Araştırmacılar, bu başarıyı elde etmek için yüzey pürüzlülüğü sorununu aşmak zorunda kaldılar. Silikon çipler, parlatılmış olsalar bile nanometre ölçeğinde düzensizliklere sahiptir ve bu da atom inceliğindeki katmanların yırtılmasına veya gerilmesine neden olabilir. ATOM2CHIP yöntemi, 2D malzemenin alttaki devrelerin konturları üzerinden kırılmadan "akmasını" sağlayan uyumlu bir yapışma süreci sunuyor. Ayrıca, 2D malzemelere dost bir paketleme sistemi, ısı ve elektrostatik hasara karşı koruma sağlıyor.
Ekibin "çapraz platform sistem tasarımı" da kritik öneme sahipti. Bu özel arayüz, 2D katmanın silikon denetleyici mantığıyla sorunsuz bir şekilde iletişim kurmasını sağlıyor. Bu tasarım sayesinde komut odaklı işlemler, 32 bit paralellik ve rastgele erişim gibi özellikler mümkün hale geliyor; yani tam özellikli bir bellek çipi ortaya çıkıyor.
Yazarlar, elde edilen sonucu "2D elektroniğin üstünlüğünü gerçek dünya uygulamalarına taşıma yolunda önemli bir kilometre taşı" olarak nitelendiriyor. Bu gelişmenin etkileri sadece flash depolama ile sınırlı kalmayacak. Ölçeklenebilirse, bu tür hibrit mimariler, yeni nesil işlemcilerde ve yapay zeka işlemcilerinde güç kullanımını önemli ölçüde azaltabilir ve yoğunluğu artırabilir. Her ne kadar seri üretim henüz yıllar uzakta olsa da, 2D malzemelerin ticarileşme potansiyeli hiç bu kadar belirgin olmamıştı.
