23

Намечается прорыв в микроэлектронике

Несколько дней назад вышла статья https://www.nature.com/articles/s41567-025-02938-1

Для тех кто не в теме, перед нами очень серьезный научный сайт, который не публикует сомнительные новости, что внушает надежду в реальность описанного в статье.

Для тех кому лень читать, коротко.

Учёные экспериментировали с материалом 1T-TaS2 и добились шикарных результатов. При разных воздействиях он может становиться как проводником, так и изолятором. Буквально это обозначает, что мы можем не вытачивать процессор из кремния, а взять данный материал и настроить его.

Материал запоминает своё состояние и при отсутствии воздействий остаётся стабильным.

Скорость, которой удалось добиться, позволит процессорам совершить качественный переход от гигагерц к терагерцам, это ускорение в тысячу раз.

Обычно подобных результатов добивались криогенные охлаждением до температуры -173°С, но в статье указывается, что рабочая температура поднялась до -63°С. Да использовать чипы при такой температуре всё ещё не просто, хоть и куда легче чем при старой, но в принципе это не предел. Главное - удалось найти стабильное состояние, при значительном повышении температуры и есть предположения, как поднять температуру ещё.

Когда-то кремниевые чипы на полупроводниках позволили технике шагнуть от махин, занимавших целые здания, до смартфонов в наших руках, которые заметно мощнее чем суперкомпьютеры 90х годов, а местами и 2000х. Возможно, с новыми материалами, к нам подкрадывается ещё один технологический рывок.

Лига Новых Технологий

1.9K пост16.9K подписчиков

Правила сообщества

Главное правило, это вести себя как цивилизованный человек!

Но теперь есть еще дополнительные правила!
1. Нельзя раскручивать свой сайт, любую другую соц сеть или мессенджер, указывая их как источник. Если данная разработка принадлежит вам, тогда можно.
2. Нельзя изменять заглавие или текст поста, как указано в источнике, таким образом чтобы разжигать конфликт.

3. Постите, пожалуйста, полный текст с источника, а не превью и ссылка.

Автор поста оценил этот комментарий

1. Вопрос не в том, сколько стоит вырастить кремниевый слиток, а в том, дешевле или дороже встанет изготовление аналогичного слитка из нового материала. Потому что до сих пор все новые материалы выходили дороже.

2. ТС подаёт этот материал именно как прорыв в микроэлектронике, если вы не заметили. С какого перепуга - вопрос не ко мне, а к нему. Если статья "не имеет ничего общего с технологиями", то нечего выглядывать подкрадывающиеся технологические рывки там, где их нет. Потому что пока не будет доказано, что материал можно "переключать" между проводящим и изолирующим состоянием с точностью до нанометров, его применение в чипах, сопоставимых с современными, в принципе невозможно.

раскрыть ветку (1)
6
Автор поста оценил этот комментарий

https://arxiv.org/abs/2202.13831

Вот вам статья на ознакомление, от 22 года, когда работать с этим материалом могли только при сверхнизких температурах. Скорость переключения между состояниями у него примерно в тысячу раз быстрее чем у современных процессоров, которые так-то уже упираются в свой потолок.

Сейчас топовые технологии это 2нм и в 27 планируются первые чипы по 1,4нм. А что дальше?

Атом кремния имеет диаметр ~0.2 нм, а межатомное расстояние в кристаллической решётке кремния составляет ~0.54 нм. Таким образом, транзистор с длиной затвора <1 нм будет включать всего несколько атомов, что делает его крайне чувствительным к квантовым эффектам. А значит мы в плотную подошли к пределу миниатюризации, который кстати требует нифигенной такой точности в вопросе создания.

И тут без вариантов, или мы меняем логику, переходя с двоичной на троичную, есть такие предпосылки, под которую надо адаптировать все системы с нуля. Или ищем новые материалы, с большим быстродействием.

показать ответы
Автор поста оценил этот комментарий

Брехня. Очевидно же, что следующий прорыв - 3D процессоры (не путать с многослойными). Вот только когда он будет - большой вопрос)

раскрыть ветку (1)
3
Автор поста оценил этот комментарий

Ну едва ли брехня, все же опубликовали не абы где. Что до 3D процессоров, то возможно мы видим их будущий материал. А если ещё и логику взять троичную вместо двоичной...

показать ответы
Автор поста оценил этот комментарий

Хосспаде, вы хоть сами понимаете, что пишите? Технология 2нм - это не транзистор с длиной канала 2нм, это плотность упаковки, идентичная таким транзисторам. Длина канала меньше 12-15 нм не бывает, электрон просто пролетает такие расстояния без рекомбинации. Но это никому не мешает увеличивать плотность упаковки. Поищите, что такое nanosheet field-effect transistor, посмотрите презентации Intel и TSMC, поймёте хоть, в каком направлении движется технология, а не лабораторные исследования отдельных групп, выполненные ради грантов и публикаций.


Статья 2022 года не снимает вопросы по стоимости и возможности масштабирования, но добавляет новые.


Температуры в минус охренеть сколько градусов - это рабочие температуры этих изделий, так? То есть ваш технологический рывок малость несовместим с человечеством по температурам обитания, и вы собираетесь ждать, пока учёные найдут этот эффект у чего-то с комнатной температурой. Ну-ну, ждите. Сверхпроводники уже 100 лет ждём. Недавно даже получили сверхпроводник при 15 градусах Цельсия. Там правда давление нужно 2,5 миллиона атмосфер, но это же такие мелочи, правда? Главное, что ПРОРЫВ)))


В статье говорится про переключение между диэлектрическим и проводящим состояниями с помощью электрического импульса с последующей релаксацией. То есть пока электрический импульс есть, прибор останется переключённым, а чтобы переключить его обратно, надо электрический импульс убрать и ждать, так что ли? Это не транзистор даже, а тиристор какой-то. И на тиристорах логические схемы не делают. Сами авторы и то это понимают, и ограничивают потенциальную область применения памятью, о чём прямым текстом в аннотации написано, но кому какое дело, когда голову кружит сенсация)))

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Речь о том, что мы не можем уменьшать плотность и дальше, упираясь в предел, когда расстояние между транзисторами на столько мало, что они наводят помехи друг на друга и экранировать их не выйдет. Потому что ещё немного и толщина луча, которая и определяет техпроцесс, приблизится к толщине структуры.


Ты внимательно читал? Температуру работоспособности подняли на 110°С. -63 это уже далеко не так критично, при тысячекратном приросте мощности.

И даже в превью говорится, что это не предел, а только достигнутые на текущий момент результат.


Толщина слоя 0,6нм, что позволяет применить субнанометровый техпроцесс.


Теперь о релаксации

В современных кремниевых транзисторах (например, в 2-нм техпроцессе, используемом TSMC или Intel в 2025 году) релаксация заряда происходит в диапазоне субнаносекунд до наносекунд (~100–300 пс, или 10⁻¹⁰–10⁻⁹ с).

Подвижностью носителей: В кремнии подвижность электронов и дырок ограничивает скорость перераспределения заряда.

Для сравнения, тактовая частота процессоров (3–5 ГГц) соответствует времени цикла ~200–333 пс, что делает релаксацию заряда значимым фактором для высокоскоростных операций.

Релаксация заряда в новых чипах будет в разы меньше, что и позволит появиться разнице в скорости в тысячу раз.

0
Автор поста оценил этот комментарий

В оптических ЭВМ физические ограничения не позволяют догнать кремний. Но, к сожалению, не помню объяснение.

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Что считается оптическим ЭВМ? Существующие квантовые чипы в разы шустрее любого кремниевого чипа.

0
Автор поста оценил этот комментарий

Ещё в 80-х были разговоры о том, что ЭВМ 5-го поколения станут оптические ЭВМ. Однако, они таковыми не стали, т.к. не имеют перспектив развития, и кремний снова их обогнал.

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Дешевле было проводить миниатюризацию, поскольку процесс известен и распробован. Но мы дошли до потолка, когда атомарная структура кремния скажет "СТОП, ребят, я уже всё".

На данный момент план рвется техпроцесс 1.4нм в 2027 году, техпроцесс 1нм теоретически достижим, но он же потолок. Дальше либо увеличивать размер чипа, что повысит выход брака и цену, либо искать обходные пути.

Будут ли это чипы на троичной логике, как те что запатентовал Хуавэй, оптика или принципиально иные материалы, как тот, что представлен тут.


Главное чего добились за 3 года, это подняли температуру стабильного состояния от -173°С, что физически и экономически сложно реализуемо, до -63. Что тоже не просто, но заметно легче капитального криогена. И есть понимание, как можно ещё поднять рабочую температуру, что создаёт дополнительную надежду на успех.

показать ответы
1
Автор поста оценил этот комментарий

Троичная логика на базе двоичной - это то, да не то.

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Они не изобретают новые элементы, потому как дорого, а используют уже существующие, но хитро вывернутые и комбинированные.

1
Автор поста оценил этот комментарий

Можно хоть пятидесятеричную, если придумаете, как отличить столько уровней сигнала)

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Huawei подала заявку на патент по троичной логике в сентябре 2023 года, которая была опубликована в марте 2025 года Китайским национальным управлением интеллектуальной собственности (CNIPA, патент CN119652311A).

Вот статья, её аналогов много https://www.ixbt.com/live/sw/huawei-poluchila-patent-na-troi...

О том как наш разработчик жалуется, что Хуавей спёрли идею у них. Правда старательно замалчивает, что сами они где-то откопали и стряхнули пыль с советских наработок примерно 60х годов.

показать ответы
1
Автор поста оценил этот комментарий
Я всё ещё помню про Скайнет...
раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Не реалистично. А киборгов Маск раньше настрогает