Constituant une avancée significative pour l’industrie des semi-conducteurs, un nouveau document de synthèse du « Forum Shuang-Qing » offre un aperçu complet des avancées et de la feuille de route stratégique pour les matériaux bidimensionnels (2D).
Cet effort collectif d’éminents universitaires chinois décrit la transition des matériaux 2D de la recherche fondamentale au développement industriel, en soulignant le rôle essentiel des outils dédiés, de l’IA et de la collaboration entre les universités et l’industrie pour conduire cette révolution technologique.
La recherche est publié dans la revue Sciences Chine Sciences de l’information.
Une nouvelle ère dans la miniaturisation des semi-conducteurs
Au cours des 70 dernières années, l’industrie des semi-conducteurs a été un moteur des progrès technologiques, avec une miniaturisation et des améliorations continues des performances.
La poursuite de la loi de Moore a conduit à l’exploration de nouveaux matériaux et géométries, parmi lesquels les matériaux 2D tels que les dichalcogénures de métaux de transition (TMD) se distinguent comme candidats potentiels pour les transistors de nouvelle génération basés sur un canal atomiquement mince.
Feuille de route stratégique pour les matériaux 2D
Le document de synthèse souligne la nécessité de technologies et d’outils dédiés pour répondre aux normes industrielles pour les matériaux 2D. Il souligne l’importance de la croissance, de la caractérisation et de la conception de circuits des matériaux, ouvrant la voie à un effort de collaboration entre le monde universitaire et l’industrie pour piloter la prochaine décennie de recherche sur les matériaux 2D. Les principales parties de la feuille de route comprennent :
Matériaux, mise à l’échelle avec précision : L’avenir des matériaux semi-conducteurs 2D dépend de l’augmentation de la production avec précision. L’industrie a fait des progrès avec les tranches monocristallines de type N de 2 pouces, mais le défi des défauts de matériaux demeure. Le développement de monocristaux plus grands avec un contrôle précis des défauts et la culture de matériaux de type p/n correspondant aux performances du silicium sont les principales orientations des progrès futurs.
La caractérisation, le rôle indispensable de l’IA : Les techniques de caractérisation sophistiquées ont atteint des niveaux de résolution subatomiques, répondant aux exigences des matériaux 2D. L’intégration d’outils d’IA est essentielle pour des critères d’évaluation standardisés et affinés, garantissant la précision et l’efficacité de l’analyse des métadonnées expérimentales.
Appareils électroniques, synergie de BEOL et FEOL : les dispositifs à semi-conducteurs 2D progressent vers des mesures de performances qui rivalisent avec les dispositifs à base de silicium. Les avancées futures se concentreront sur les technologies fondamentales telles que l’intégration HKMG et le dopage contrôlable, en mettant l’accent sur l’optimisation des performances, de la consommation d’énergie et de la surface.
Gestion thermique et interconnexions, pour surmonter les retards RC : une gestion thermique efficace et une réduction des retards RC sont essentielles dans les dispositifs à semi-conducteurs. L’utilisation de matériaux avec une constante diélectrique inférieure et l’intégration de matériaux 2D comme le nitrure de bore hexagonal (h-BN) et le graphène devraient améliorer les performances et la fiabilité.
Circuits intégrés, adoptant l’intégration 3D : L’avenir des circuits intégrés (CI) basés sur des semi-conducteurs 2D s’oriente vers l’intégration 3D. Cette transition tirera parti des avantages des semi-conducteurs 2D pour l’intégration hétérogène 3D monolithique, améliorant ainsi l’efficacité énergétique et la fonctionnalité au niveau des puces.
L’intégration optoélectronique, la voie vers les technologies à haut débit : L’intégration optoélectronique est sur le point de devenir une direction charnière dans les technologies de l’information à haut débit. La synthèse de monocristaux à grande échelle et de haute qualité et le développement de dispositifs intégrés multifonctionnels sont la clé de cette trajectoire future.
Plus d’information:
Hao Qiu et al, Matériaux bidimensionnels pour les futures technologies de l’information : état et perspectives, Sciences Chine Sciences de l’information (2024). DOI : 10.1007/s11432-024-4033-8
Fourni par Science China Press
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