Chip tradisional, juga dikenal sebagai sirkuit terpadu, memiliki struktur kompleks dan saling berhubungan pada substrat wafer silikon.
Transistor dalam chip mengatur arus sementara lapisan dielektrik yang terbuat dari bahan isolasi mengisolasi berbagai lapisan konduktif untuk mencegah kebocoran arus.
Lapisan dielektrik juga berfungsi sebagai penghalang termal, membantu mengatur distribusi panas dalam chip.
Seiring berkembangnya teknologi chip, jumlah transistor dalam chip pun bertambah, dan susunannya pun menjadi lebih kompak.
Evolusi ini telah menyebabkan meningkatnya permintaan terhadap bahan isolasi, terutama karena bahan substrat menjadi lebih tipis dan mendekati dua dimensi.
Bahan isolasi tradisional cenderung menjadi kurang efektif jika ketebalannya mencapai nanometer, sehingga mengakibatkan konsumsi daya dan produksi panas yang lebih tinggi, yang dapat memengaruhi stabilitas dan umur perangkat.
Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Di dan Tian Ziao – keduanya dari Laboratorium Kunci Negara Bahan untuk Sirkuit Terpadu di Institut Mikrosistem dan Teknologi Informasi Shanghai di bawah Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (CAS) – mengembangkan lapisan dielektrik yang terbuat dari film safir.
Tim tersebut menumbuhkan wafer aluminium kristal tunggal dan kemudian memasukkan atom oksigen pada suhu ruangan untuk membentuk oksida aluminium kristal tunggal setebal 1,25 nanometer – lapisan safir buatan yang sangat tipis.
“Meskipun disintesis secara artifisial, film ini memiliki struktur kristal dan sifat isolasi yang sebanding dengan batu safir alami,” kata Tian seperti dikutip dalam sebuah pernyataan di situs web CAS.
Film safir kemudian digabungkan dengan dua dimensi substrat dari molibdenum disulfida – menggantikan silikon – untuk membuat rangkaian transistor berdaya rendah.
Hasilnya menunjukkan sirkuit terpadu berkinerja lebih tinggi.
“Rangkaian ini memenuhi standar Peta Jalan Internasional untuk Perangkat dan Sistem untuk chip daya rendah masa depan, yang menunjukkan peningkatan signifikan dalam ketahanan dan efisiensi operasional – yang meletakkan fondasi untuk perangkat elektronik berkinerja tinggi,” pernyataan CAS mengutip perkataan Di.
pukul 03.36
Tiongkok membatasi ekspor logam penting menyusul pembatasan semikonduktor Barat dalam perang dagang terbaru
Tiongkok membatasi ekspor logam penting menyusul pembatasan semikonduktor Barat dalam perang dagang terbaru
Para peneliti mengatakan kesederhanaan metode ini berarti metode ini dapat dengan mudah ditingkatkan ke tingkat produksi industri. Teknik pembuatan dan karakteristik material film safir juga kompatibel dengan proses berbasis silikon yang ada.
Menurut makalah tersebut, tim telah menunjukkan reproduksibilitas pemrosesan dan keseragaman film yang sangat baik dalam 100 perangkat.
Para peneliti mengatakan ini merupakan langkah besar menuju penerapan bahan semikonduktor dua dimensi pada pengaturan industri.
Lembaga penyiaran negara CCTV melaporkan: “Kemajuan ini tidak hanya memiliki implikasi substansial untuk memperpanjang masa pakai baterai telepon pintar tetapi juga mendukung pengembangan chip berdaya rendah untuk kecerdasan buatan dan Internet of Things.”