Theo báo cáo của South China Morning Post, nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã phát triển thành công phương pháp tăng trưởng bán dẫn hai chiều (2D) trên quy mô wafer với tốc độ nhanh hơn tới 1.000 lần so với các phương pháp trước đây, được xem là bước tiến quan trọng để đưa vật liệu 2D từ phòng thí nghiệm sang sản xuất công nghiệp.
Trong bối cảnh nhu cầu chip hiệu năng cao và tiêu thụ điện năng thấp tăng mạnh do sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo và các mô hình ngôn ngữ lớn, ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu đang ráo riết tìm kiếm công nghệ mới thay thế silicon. Khi kích thước transistor ngày càng thu nhỏ, định luật Moore – vốn dự đoán mật độ transistor tăng gấp đôi sau mỗi hai năm – đang dần chạm đến giới hạn vật lý, khiến việc cải thiện hiệu năng chip trở nên khó khăn hơn.
Trong bối cảnh đó, vật liệu bán dẫn hai chiều được xem là ứng viên hàng đầu cho thế hệ chip hậu silicon. Các vật liệu này có cấu trúc siêu mỏng chỉ vài lớp nguyên tử, cho phép tăng mật độ transistor và giảm tiêu thụ năng lượng, từ đó mở ra khả năng phát triển chip hiệu suất cao hơn trong tương lai.
Một trong những thách thức lớn nhất của chip 2D là khả năng kiểm soát vật liệu bán dẫn loại p – yếu tố cần thiết để kết hợp với vật liệu loại n nhằm tạo thành transistor hoàn chỉnh. Hiện nay, nhiều vật liệu bán dẫn 2D loại n đã tồn tại như molybdenum disulfide và molybdenum diselenide, nhưng vật liệu loại p hiệu suất cao và ổn định vẫn còn hiếm, trở thành “nút thắt cổ chai” trong việc phát triển chip 2D dưới tiến trình 5nm.
Theo các nhà nghiên cứu, việc giải quyết được vấn đề này sẽ giúp mở đường cho thế hệ chip siêu nhỏ với hiệu suất vượt trội, đồng thời giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh AI, trung tâm dữ liệu và thiết bị di động ngày càng yêu cầu chip có hiệu năng cao nhưng tiết kiệm năng lượng.
Ngoài ứng dụng trong vi xử lý, công nghệ bán dẫn 2D còn có tiềm năng lớn trong lĩnh vực quang điện tử như LED, cảm biến quang và laser – những thành phần quan trọng trong các hệ thống AI, xe tự lái và thiết bị thông minh thế hệ mới.
Động thái này cho thấy Trung Quốc đang đẩy mạnh nghiên cứu công nghệ bán dẫn thế hệ mới nhằm giảm phụ thuộc vào công nghệ chip truyền thống và nâng cao năng lực cạnh tranh trong cuộc đua bán dẫn toàn cầu. Nếu được thương mại hóa thành công, chip 2D với tốc độ tăng trưởng nhanh gấp 1.000 lần có thể trở thành bước ngoặt lớn, góp phần định hình lại ngành công nghiệp bán dẫn trong thập kỷ tới.