シリコンフリーチップで技術革命の瀬戸際にある中国

中国はシリコンフリーチップで技術革命の瀬戸際にある - 1

このチップの特徴は、シリコンを完全に置き換える新素材を使用していることです（図：FS）。

最近、北京大学は、シリコンを使用せずに、今日の最先端のプロセッサよりも 40% 強力でエネルギー効率が高いと言われる革新的なチップを開発したと発表しました。

この取り組みは、中国の先進的半導体技術へのアクセスを制限することを目的とした米国の制裁が当初の目的を達成できなかったように見える中で行われた。

これは、Android の禁止が HarmonyOS (Huawei の独自開発オペレーティングシステム) の開発を促し、現在中国がチップの自律性を推進している状況に似ています。

同国は、政府用コンピューターやサーバーにおけるインテルおよびAMDプロセッサーの使用を禁止する計画もあり、さらに、世界トップのチップセット技術グループであるNvidiaに対抗するため、人工知能用の高性能チップの生産にも取り組んでいる。

この新たな一歩により、中国は依存問題を解決するだけでなく、全く新しい処理技術でコンピュータ産業に革命を起こすことができる。北京大学は初めて、完全にシリコンフリーのチップを備えた2次元（2D）トランジスタアーキテクチャの開発に成功した。

開発チームによると、この新型チップは世界で最も強力で、効率的で、エネルギー効率の高いチップの一つになる可能性を秘めている。従来のシリコンチップは数ナノメートルのサイズで徐々に物理的限界に達しつつあるが、中国の2次元トランジスタ技術はこれらの障壁を克服した。

このチップのユニークな特徴は、シリコンを完全に代替する新材料の使用です。具体的には、研究チームはチャネルにビスマスオキシセレン（Bi 2 O 2 Se）、ゲート電極にビスマスセレン酸化物（Bi 2 SeO 5 ）を使用しました。これらの材料は、優れた電子特性を持つ原子レベルの薄さのシートである2次元（2D）半導体を形成します。

これらの材料の利点は次のとおりです。

ビスマスオキシセレン化物（Bi 2 O 2 Se）：シリコンのような薄さを必要とせず、高い電子輸送率を持ち、より効率的に電荷エネルギーを維持・制御することができます。

トランジスタの状態切り替えは高速化され、過熱のリスクが低減し、エネルギー損失が最小限に抑えられます。ある研究者によると、電子は滑らかなパイプを流れる水のように、ほとんど抵抗なく移動します。

2つの材料間の界面がより滑らかになり、欠陥や電気ノイズの低減に役立ちます。アーキテクチャ的には、この新しいトランジスタはゲートオールアラウンド電界効果トランジスタ（GAAFET）構造を採用しています。

GAAFET技術は全く新しいものではなく、5ナノメートル未満のシリコンチップに使用されてきました。しかし、従来の垂直型FinFETチャネル構造とは異なり、この新しい設計ではチャネルが水平に配置されています。

研究チームは、新しいチップは現在最先端の3ナノメートルシリコンチップアーキテクチャよりも40％高速に動作し、エネルギー効率は10％向上すると主張している。

これは実験室規模の成果ではあるものの、研究チームはこのチップを試作デバイスに組み込むことに成功し、既存の電子回路との互換性を実証しました。これにより量産への展望が開かれ、研究者たちは産業規模での製造プロセスの開発に楽観的な見通しを持っています。

商用化には数年かかるかもしれないが、このイノベーションは、米国技術への依存を減らし、従来のシリコン技術の限界を克服しようとする中国の積極的な取り組みを表しており、コンピューティングの歴史に新たな一章を開くことになるだろう。

出典: https://dantri.com.vn/cong-nghe/trung-quoc-tren-da-cach-mang-cong-nghe-voi-chip-khong-dung-silicon-20250517113350547.htm