«Начало мечты»: Huawei показала чип с 2D-транзисторами — это шанс догнать TSMC без EUV-литографии

На днях исследователи из Huawei совместно с командой Нанкинского университета в журнале Nature Electronics опубликовали работу, в которой сообщили о создании RISC-процессора с использованием 2D-материалов. В перспективе это поможет добиться рекордной плотности размещения транзисторов без использования передовых подсанкционных литографов ASML. Используя только местное оборудование, Китай сможет выпускать чипы не хуже решений TSMC, Intel и других лидеров отрасли.

В статье речь идёт о первом параллельном микропроцессоре на таком двумерном полупроводнике, как дисульфид молибдена — MoS₂. За счёт гексагональной молекулярной структуры слой MoS₂ имеет толщину менее 1 нм, что можно сравнить с размером одного атома. Это позволяет сделать транзисторы на основе MoS₂ намного меньше классических кремниевых и плотнее упаковать их на подложке, добившись прорыва в продлении действия закона Мура иными средствами — без повышения разрешающей способности литографов, которые почти упёрлись в физические пределы технологии.

Свой чип команда исследователей назвала «Мэнци-1000» (Mengqi-1000, в английском варианте — Magic-1000). При этом в китайском языке понятие «Мэнци» имеет несколько иной смысл и означает «начало мечты» или «открытие мечты». Это микропроцессор с 1433 транзисторами на подложке с четырьмя металлическими слоями. Заявленная плотность интеграции — около 9336 транзисторов на 1 мм². Он может хранить данные во встроенном регистровом файле и выполнять арифметические операции с многобитными данными параллельно, но пока на очень скромной частоте — 1 кГц.

Отметим, около года назад учёные из Национальной лаборатории интегральных схем и систем Университета Фудань также сообщали в Nature о создании 32-битного RISC-V-процессора на элементах из дисульфида молибдена. Новая разработка более зрелая и функциональная, что демонстрирует прогресс китайских исследователей в развитии нестандартных технологий производства чипов. Безусловно, они пока не конкуренты новейшим техпроцессам TSMC и других лидеров, но в пересчёте на одинаковые нормы техпроцесса плотность транзисторов на MoS₂ примерно соответствует 2–3-нм техпроцессам TSMC или даже превосходит их.

По факту опытный чип Huawei «Мэнци-1000» произведён по нормам 0,5 мкм. Это означает, что в случае перевода производства чипов на 2D-материалах на субмикронные техпроцессы Китай может получить более мощные процессоры, не прибегая к новейшей литографии.

Добавим, Huawei уже сообщила о готовности подхватить знамя закона Мура, выпадающее из рук лидеров западного лагеря производителей, и продолжить его работу за счёт оптимизации сигнальной структуры чипов. Материалы типа дисульфида молибдена также рассматриваются в рамках этой цели. Если нельзя иди напрямую, герои найдут обходной путь.