За да се увеличи производителността на чиповете се налага да се намаляват размерите на транзисторите и да се търсят нови материали за тяхното производство. Едното без другото не може. Затова ще е двойно по-изгодно ако някой нов материал за направа на полупроводници се окаже евтин, неизчерпаем и добре известен на учените и производителите. Изследователи от САЩ са открили, че такъв материал могат да се окажат обикновените въглища.
Транзисторите минаха през стадиите на дискретни елементи, интегрирани, планарни, с вертикални гейтове, с изцяло изолирани гейтове и се доближават до нано каналите, разположени хоризонтално (GAAFET). На следващия етап те ще станет двуетажни, когато транзисторите от комплиментарната двойка ще бъдат разположени един над друг. Около 2035 г вероятно ще започнат да се появяват по-надеждни технологии за масово производство на транзистори от двумерни материали с атомарна дебелина. Но те ще се появят само ако за тях бъде подготвена база, включително спектър от проводници, полупроводници и изолатори.
Въгленът в тази триада може да играе ролята на изолатор, смятат изследователите от Националната лаборатория за енергийни технологии на САЩ (NETL). Защо именно въглища? Защото те са много и лесно се добиват, транспортират, обработват и съхраняват. В днешно време изгарянето на въглища за получаване на енергия постепенно отива в миналото, но и не можем изведнъж да с еоткажем от тях, тъй като това ще се отрази негативно на икономиката и заетостта. Затова идеалното решение би било този изкопаем ресурс да се преобразува във високотехнологичен, с което се е заел екипът от NETL.
Отделен нюанс се състои в това, че за чиповете, базирани на двумерни материали – графен, молибденов дисулфид и др, традиционните изолатори от метални оксиди не са особено подходящи. Металните оксиди имат обемна и неравна повърхност и ако се стиковат с двумерни материали на границата се получава неравен релеф, който не се харесва на електроните. Част от тока ще се разсейва в този преход. Друга работа са въглищата – тяхната аморфна структура позволява да се създаде отличен изолиращ слой, който почти идеално ляга върху огледално гладкия 2D материал.
Предложеният от учените технологичен процес за нанасяне на изолиращ филм от въглища изглежда достатъчно прост. Въглищата се смилат на прах, след което с помощта на течност се превръщат в суспензия. След утаяване се прави изсушаване и полиране. Целият процес изглежда не особено сложен и достъпен за масово производство, затова следващите експерименти за замяна на изолаторите ще бъдат насочени към разработката на технологии за масово производство на микросхеми. Учените вече са публикували своята разработка в списание Communications Engineering.
В проекта за новото приложение на въглищата вече е инвестирала компанията TSMC. Тайванският чипмейкър се надява да използва тази технология в своите бъдещи технологични процеси.