จีนอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการปฏิวัติเทคโนโลยีด้วยชิปที่ปราศจากซิลิคอน

คุณสมบัติพิเศษของชิปนี้คือการใช้วัสดุใหม่ที่มาแทนที่ซิลิกอนอย่างสมบูรณ์ (ภาพประกอบ: FS)

เมื่อไม่นานนี้ มหาวิทยาลัยปักกิ่งได้ประกาศการพัฒนาชิปปฏิวัติวงการ โดยกล่าวกันว่ามีประสิทธิภาพมากกว่าและประหยัดพลังงานมากกว่าโปรเซสเซอร์ขั้นสูงในปัจจุบันถึง 40% โดยที่ไม่ต้องใช้ซิลิกอน

ความพยายามดังกล่าวเกิดขึ้นในขณะที่มาตรการคว่ำบาตรของสหรัฐฯ ที่มุ่งจำกัดการเข้าถึงเทคโนโลยีชิปขั้นสูงของจีนดูเหมือนว่าจะไม่บรรลุจุดประสงค์ที่ตั้งใจไว้

มันคล้ายกับการที่ Android ถูกแบนจนทำให้เกิดการก่อตั้ง HarmonyOS (ระบบปฏิบัติการที่ Huawei พัฒนาขึ้นเอง) และตอนนี้จีนก็กำลังผลักดันเรื่องชิปอิสระ

ประเทศไทยยังมีแผนที่จะห้ามการใช้โปรเซสเซอร์ Intel และ AMD ในเครื่องคอมพิวเตอร์และเซิร์ฟเวอร์ของรัฐบาล ขณะเดียวกันก็พยายามผลิตชิปประสิทธิภาพสูงสำหรับปัญญาประดิษฐ์เพื่อแข่งขันกับกลุ่มเทคโนโลยีชิปเซ็ตชั้นนำของโลก อย่าง Nvidia

ด้วยก้าวใหม่นี้ จีนไม่เพียงแค่แก้ปัญหาด้านการพึ่งพาได้ แต่ยังสามารถปฏิวัติอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ด้วยเทคโนโลยีการประมวลผลใหม่ทั้งหมดได้อีกด้วย สถาปัตยกรรมทรานซิสเตอร์สองมิติ (2D) ที่มีชิปที่ปราศจากซิลิกอนอย่างสมบูรณ์ได้รับการพัฒนาสำเร็จเป็นครั้งแรกโดยมหาวิทยาลัยปักกิ่ง

ตามที่ทีมพัฒนาได้กล่าวไว้ ชิปใหม่นี้มีศักยภาพที่จะกลายเป็นชิปที่ทรงพลัง มีประสิทธิภาพ และประหยัดพลังงานมากที่สุดในโลก ในขณะที่ชิปซิลิคอนแบบเดิมค่อยๆ เข้าถึงขีดจำกัดทางกายภาพในขนาดเพียงไม่กี่นาโนเมตร แต่เทคโนโลยีทรานซิสเตอร์สองมิติของจีนก็ได้เอาชนะอุปสรรคเหล่านี้ได้

คุณสมบัติพิเศษของชิปนี้คือการใช้วัสดุใหม่ที่มาทดแทนซิลิกอนอย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทีมงานได้ใช้บิสมัทออกซิเซเลไนด์ (Bi 2 O 2 Se) สำหรับช่อง และบิสมัทซีเลไนต์ออกไซด์ (Bi 2 SeO 5 ) สำหรับอิเล็กโทรดเกต วัสดุเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นสารกึ่งตัวนำสองมิติ (2D) ซึ่งเป็นแผ่นที่มีความบางในระดับอะตอมและมีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เหนือกว่า

ข้อดีของวัสดุเหล่านี้ได้แก่:

บิสมัทออกซิเลไนด์ (Bi 2 O 2 Se): มีอัตราการขนส่งอิเล็กตรอนสูง แม้ไม่จำเป็นต้องมีความบางเหมือนซิลิกอน และสามารถรักษาและควบคุมพลังงานประจุได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การสลับสถานะทรานซิสเตอร์เร็วขึ้น ลดความเสี่ยงของความร้อนสูงเกินไปและลดการสูญเสียพลังงานให้เหลือน้อยที่สุด ตามที่นักวิจัยคนหนึ่งกล่าวไว้ อิเล็กตรอนเคลื่อนที่โดยแทบไม่มีความต้านทาน เช่นเดียวกับน้ำที่ไหลผ่านท่อเรียบ

อินเทอร์เฟซระหว่างวัสดุทั้งสองมีความเรียบเนียนยิ่งขึ้น ซึ่งช่วยลดข้อบกพร่องและสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า ทางด้านสถาปัตยกรรม ทรานซิสเตอร์ใหม่นี้ใช้โครงสร้างทรานซิสเตอร์เอฟเฟ็กต์สนามแบบเกตรอบด้าน (GAAFET)

เทคโนโลยี GAAFET ไม่ใช่เรื่องใหม่โดยสิ้นเชิง และถูกนำมาประยุกต์ใช้กับชิปซิลิกอนที่มีขนาดเล็กกว่า 5 นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้โครงสร้างช่อง FinFET แนวตั้งแบบดั้งเดิม ช่องในดีไซน์ใหม่นี้จะวางอยู่ในแนวนอน

ทีมงานอ้างว่าชิปใหม่สามารถทำงานได้เร็วขึ้น 40% และประหยัดพลังงานมากกว่า 10% เมื่อเทียบกับสถาปัตยกรรมชิปซิลิกอน 3 นาโนเมตรที่ล้ำหน้าที่สุดในปัจจุบัน

แม้ว่านี่จะเป็นความสำเร็จในระดับห้องปฏิบัติการ แต่ทีมงานก็สามารถรวมชิปเข้ากับอุปกรณ์ต้นแบบได้สำเร็จ และแสดงให้เห็นถึงความเข้ากันได้กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่ สิ่งนี้เปิดโอกาสให้กับการผลิตจำนวนมาก และนักวิจัยก็มีความหวังที่จะทำงานในด้านการผลิตในระดับอุตสาหกรรม

แม้ว่าการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์อาจต้องใช้เวลาหลายปี แต่สิ่งประดิษฐ์ใหม่นี้แสดงให้เห็นถึงความพยายามอย่างแข็งขันของจีนในการลดการพึ่งพาเทคโนโลยีของสหรัฐฯ และอาจเอาชนะข้อจำกัดของเทคโนโลยีซิลิกอนแบบดั้งเดิมได้ ซึ่งจะเป็นการเปิดบทใหม่ในประวัติศาสตร์การประมวลผล

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