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Jan 06, 2024

엔지니어들은 컴퓨터 칩 위에 원자적으로 얇은 트랜지스터를 "성장"시킵니다.

전자 및 센서 내부자 챗봇과 같은 새로운 AI 애플리케이션

전자 및 센서 내부자

자연스러운 인간 언어를 생성하는 챗봇과 같은 새로운 AI 애플리케이션에는 더 밀도 있고 강력한 컴퓨터 칩이 필요합니다. 그러나 반도체 칩은 전통적으로 박스형 3D 구조인 벌크 재료로 만들어졌기 때문에 더 조밀한 통합을 위해 여러 층의 트랜지스터를 적층하는 것은 매우 어렵습니다.

그러나 각각 원자 3개 정도의 두께에 불과한 초박형 2D 재료로 만든 반도체 트랜지스터를 쌓아서 더 강력한 칩을 만들 수 있습니다. 이를 위해 MIT 연구원들은 완전히 제조된 실리콘 칩 바로 위에 2D 전이금속 디칼코게나이드(TMD) 물질의 층을 효과적이고 효율적으로 "성장"하여 밀도 높은 통합을 가능하게 하는 새로운 기술을 시연했습니다.

실리콘 CMOS 웨이퍼에 직접 2D 재료를 성장시키는 것은 프로세스에 일반적으로 약 600°C의 온도가 필요한 반면 실리콘 트랜지스터와 회로는 400°C 이상으로 가열되면 파손될 수 있기 때문에 큰 문제가 되었습니다. 연구진은 이제 칩을 손상시키지 않는 저온 성장 공정을 개발했습니다. 이 기술을 사용하면 2D 반도체 트랜지스터를 표준 실리콘 회로 위에 직접 통합할 수 있습니다.

과거에 연구자들은 다른 곳에서 2D 재료를 성장시킨 다음 이를 칩이나 웨이퍼로 옮겼습니다. 이로 인해 최종 장치 및 회로의 성능을 저해하는 결함이 발생하는 경우가 많습니다. 또한 웨이퍼 규모에서는 재료를 원활하게 전달하는 것이 매우 어려워집니다. 대조적으로, 이 새로운 공정은 전체 8인치 웨이퍼에 걸쳐 부드럽고 매우 균일한 층을 성장시킵니다.

새로운 기술은 또한 이러한 재료를 성장시키는 데 걸리는 시간을 크게 줄일 수 있습니다. 이전 접근 방식에서는 2D 재료의 단일 레이어를 성장하는 데 하루 이상이 걸렸지만, 새로운 접근 방식에서는 전체 8인치 웨이퍼에 걸쳐 1시간 이내에 TMD 재료의 균일한 레이어를 성장시킬 수 있습니다.

빠른 속도와 높은 균일성으로 인해 새로운 기술을 통해 연구원들은 이전에 시연된 것보다 훨씬 더 큰 표면에 2D 재료 층을 성공적으로 통합할 수 있었습니다. 따라서 이 방법은 8인치 이상의 웨이퍼가 중요한 상업용 응용 분야에 사용하기에 매우 적합합니다.

"2D 재료를 사용하는 것은 집적 회로의 밀도를 높이는 강력한 방법입니다. 우리가 하고 있는 일은 다층 건물을 짓는 것과 같습니다. 기존의 경우처럼 한 층만 있으면 많은 사람을 수용할 수 없습니다. 하지만 더 많은 층이 있으면 건물에 더 많은 사람이 수용할 수 있을 것입니다. 우리가 작업하고 있는 이종 통합 덕분에 우리는 1층에 실리콘을 두고 그 위에 직접 통합된 2D 재료의 여러 층을 가질 수 있습니다."라고 전기 전문가인 Jiadi Zhu는 말했습니다. 엔지니어링 및 컴퓨터 과학 대학원생이자 이 새로운 기술에 관한 논문의 공동 저자입니다.

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