จีนกำลังอยู่ในช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อของการปฏิวัติทางเทคโนโลยีด้วยชิปที่ปราศจากซิลิคอน

(แดน ตรี) - จีนกำลังเผชิญกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีครั้งสำคัญ ซึ่งมีศักยภาพที่จะเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมชิปโลกและลดการพึ่งพาเทคโนโลยีของสหรัฐอเมริกา

คุณสมบัติพิเศษของชิปนี้คือการใช้สื่อใหม่ที่สามารถทดแทนซิลิกอนได้อย่างสมบูรณ์ (ภาพประกอบ: FS)

เมื่อเร็วๆ นี้ มหาวิทยาลัยปักกิ่งได้ประกาศการพัฒนาชิปปฏิวัติวงการ ซึ่งกล่าวกันว่ามีประสิทธิภาพมากกว่าและประหยัดพลังงานมากกว่าโปรเซสเซอร์ขั้นสูงที่สุดในปัจจุบันถึง 40% โดยที่ไม่ต้องใช้ซิลิกอน

ความพยายามดังกล่าวเกิดขึ้นในขณะที่มาตรการคว่ำบาตรของสหรัฐฯ ที่มุ่งจำกัดการเข้าถึงเทคโนโลยีชิปขั้นสูงของจีนดูเหมือนว่าจะไม่บรรลุจุดประสงค์ที่ตั้งใจไว้

มันคล้ายกับการที่ Android ถูกแบนจนทำให้เกิดการสร้าง HarmonyOS (ระบบปฏิบัติการที่ Huawei พัฒนาขึ้นเอง) และตอนนี้จีนก็กำลังผลักดันเรื่องความเป็นอิสระของชิป

ประเทศยังมีแผนที่จะห้ามใช้โปรเซสเซอร์ Intel และ AMD ในคอมพิวเตอร์และเซิร์ฟเวอร์ของรัฐบาล ขณะเดียวกันก็พยายามผลิตชิปประสิทธิภาพสูงสำหรับปัญญาประดิษฐ์เพื่อแข่งขันกับกลุ่มเทคโนโลยีชิปเซ็ตชั้นนำ ของโลก อย่าง Nvidia

ด้วยก้าวใหม่นี้ จีนไม่เพียงแต่สามารถแก้ปัญหาการพึ่งพาเทคโนโลยีได้เท่านั้น แต่ยังสามารถปฏิวัติอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ด้วยเทคโนโลยีการประมวลผลแบบใหม่ทั้งหมดได้อีกด้วย นับเป็นครั้งแรกที่มหาวิทยาลัยปักกิ่งประสบความสำเร็จในการพัฒนาสถาปัตยกรรมทรานซิสเตอร์สองมิติ (2D) ที่ใช้ชิปที่ปราศจากซิลิคอนอย่างสมบูรณ์

ทีมพัฒนาระบุว่าชิปใหม่นี้มีศักยภาพที่จะเป็นหนึ่งในชิปที่ทรงพลัง มีประสิทธิภาพ และประหยัดพลังงานมากที่สุดในโลก ถึงแม้ว่าชิปซิลิคอนแบบดั้งเดิมจะค่อยๆ พัฒนาไปถึงขีดจำกัดทางกายภาพที่ขนาดเพียงไม่กี่นาโนเมตร แต่เทคโนโลยีทรานซิสเตอร์สองมิติของจีนก็สามารถก้าวข้ามขีดจำกัดเหล่านี้ไปได้

คุณสมบัติเฉพาะของชิปนี้คือการใช้วัสดุชนิดใหม่ที่สามารถทดแทนซิลิคอนได้อย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทีมวิจัยได้ใช้บิสมัทออกซีเซเลไนด์ (Bi2O2Se) เป็นช่องทาง และบิสมัทซีเลไนต์ออกไซด์ (Bi2SeO5) เป็นอิเล็กโทรดเกต วัสดุเหล่านี้ก่อให้เกิดสารกึ่งตัวนำสองมิติ (2D) ซึ่งเป็นแผ่นบางระดับอะตอมที่มีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เหนือกว่า

ข้อดีของวัสดุเหล่านี้ได้แก่:

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

การสลับสถานะของทรานซิสเตอร์เกิดขึ้นเร็วขึ้น ลดความเสี่ยงของการเกิดความร้อนสูงเกินไปและลดการสูญเสียพลังงานให้น้อยที่สุด นักวิจัยคนหนึ่งกล่าวว่า อิเล็กตรอนเคลื่อนที่โดยแทบไม่มีความต้านทาน เหมือนน้ำที่ไหลผ่านท่อเรียบๆ

อินเทอร์เฟซระหว่างวัสดุทั้งสองมีความเรียบเนียนขึ้น ซึ่งช่วยลดข้อบกพร่องและสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า ในด้านสถาปัตยกรรม ทรานซิสเตอร์ใหม่นี้ใช้โครงสร้างทรานซิสเตอร์สนามผลแบบเกตรอบทิศทาง (GAAFET)

เทคโนโลยี GAAFET ไม่ใช่เรื่องใหม่โดยสิ้นเชิง และถูกนำมาใช้กับชิปซิลิคอนที่มีขนาดเล็กกว่า 5 นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้โครงสร้างช่อง FinFET แนวตั้งแบบดั้งเดิม ช่องสัญญาณในดีไซน์ใหม่นี้จะวางอยู่ในแนวนอน

ทีมงานอ้างว่าชิปใหม่สามารถทำงานได้เร็วขึ้น 40% และประหยัดพลังงานมากกว่าสถาปัตยกรรมชิปซิลิกอน 3 นาโนเมตรที่ล้ำหน้าที่สุดในปัจจุบันถึง 10%

แม้ว่านี่จะเป็นความสำเร็จในระดับห้องปฏิบัติการ แต่ทีมงานก็ประสบความสำเร็จในการผสานชิปเข้ากับอุปกรณ์ต้นแบบ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเข้ากันได้กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่เดิม สิ่งนี้เปิดโอกาสให้สามารถผลิตได้จำนวนมาก และนักวิจัยก็มีความหวังว่าจะได้พัฒนากระบวนการผลิตในระดับอุตสาหกรรมต่อไป

แม้ว่าการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์อาจต้องใช้เวลาหลายปี แต่สิ่งประดิษฐ์ใหม่นี้แสดงให้เห็นถึงความพยายามอย่างจริงจังของจีนในการลดการพึ่งพาเทคโนโลยีของสหรัฐฯ และอาจเอาชนะข้อจำกัดของเทคโนโลยีซิลิกอนแบบดั้งเดิมได้ ซึ่งจะเป็นการเปิดบทใหม่ในประวัติศาสตร์การประมวลผล

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