Đột phá công nghệ: TSMC tuyên bố phát triển thành công chip 1 nm

Giúp NTDVN sửa lỗi

Các nhà sản xuất chip đang liên tục tìm kiếm vật liệu mới để thu nhỏ quy trình sản xuất chip nhằm đóng gói nhiều bóng bán dẫn hơn trong cùng diện tích và mới đây, hãng sản xuất chip hàng đầu thế giới của Đài Loan - TSMC - đã đạt bước đột phá mới.

Thông tin được công bố hôm 18/5 vừa qua cho biết: TSMC, Đại học Đài Loan (NTU) và Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) của Mỹ đã đạt được đột phá đáng kể trong quá trình phát triển chip 1 nm, vượt mặt thiết kế bán dẫn 2 năm được IBM công bố hồi tháng trước.

Chìa khóa giúp TSMC tạo ra chip 1nm chính là vật liệu bismuth bán kim loại.

Khi các quy trình chế tạo ngày càng nhỏ, các nhà sản xuất chip phải đối mặt với vấn đề về điện trở cao hơn và dòng điện thấp hơn ở các điện cực tiếp xúc của bóng bán dẫn, chịu trách nhiệm mang lại năng lượng cho bóng bán dẫn.

Trên mỗi vi xử lý có hàng tỷ bóng bán dẫn và nm (nanometer) - đơn vị đo kích thước bóng bán dẫn. Kích thước càng nhỏ, vi xử lý càng chứa được được nhiều bóng bán dẫn, giúp hoạt động nhanh và hiệu quả hơn. Chip tiên tiến nhất của TSMC hiện nay sử dụng quy trình 5nm với khoảng 173 triệu bóng bán dẫn trên một milimet vuông.

Các nhà sản xuất chip đã cố gắng nhồi ngày càng nhiều bóng bán dẫn vào những con chip có kích thước ngày càng nhỏ, nhưng đang gần chạm đến giới hạn của công nghệ sử dụng vật liệu silicon. Điều đó thúc đẩy giới khoa học tìm kiếm vật liệu hai chiều để thay thế silicon nhằm cho ra đời những chip trên quy trình 1nm hoặc nhỏ hơn.

Theo kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, thành phần cốt lõi trong đó sử dụng bismuth dạng bán kim loại để làm điện cực của vật liệu hai chiều nhằm thay thế silicon, cho phép giảm điện trở và tăng cường độ dòng điện. Hiệu suất năng lượng nhờ đó sẽ tăng lên mức cao chưa từng có trong ngành bán dẫn.

Nhiều bóng bán dẫn hơn trên một chip giúp nhà sản xuất có nhiều lựa chọn hơn để truyền tải các cải tiến lõi, nhằm cải thiện hiệu năng cho những tác vụ hàng đầu như AI và điện toán đám mây, cũng như mở đường cho bảo mật và mã hóa được thực thi bằng phần cứng.

Hầu hết các thiết bị tích hợp chip hiện nay sử dụng công nghệ xử lý 10 nm hoặc 7 nm. Hai nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới, TSMC và Samsung, đang cho ra đời các dòng chip theo tiến trình 5 nm, còn Intel vẫn ở giai đoạn 7 nm. 

Theo SCMP,  khi những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay có thể sản xuất chip nhỏ đến 3 nm, công nghệ mới sẽ "phá vỡ giới hạn của định luật Moore", Chih-I Wu, Giáo sư đến từ NTU, đồng tác giả của nghiên cứu này cho biết.

Mặc dù vậy, công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm và việc sản xuất số lượng lớn chip 1 nm sẽ còn phải chờ thêm nhiều năm nữa. Quy trình sản xuất chip khối lượng lớn hàng đầu hiện nay của TSMC là 5 nm, trong khi công ty cũng đã tuyên bố họ sẽ bắt đầu sản xuất chip 3 nm trong năm 2021 này.

Ngọc Minh



BÀI CHỌN LỌC

Đột phá công nghệ: TSMC tuyên bố phát triển thành công chip 1 nm