در لبه صخره دنیای نیمه هادی

واقعیت سخت تولید تراشه این است که رویکردهای سنتی مبتنی بر سیلیکون توسط دستگاه‌های لیتوگرافی EUV در ورطه 5 نانومتر و 3 نانومتر قفل شده‌اند و هر نانومتر اضافی نیازمند میلیاردها سرمایه‌گذاری است. با این حال، تیم فودان مسیر نیمه هادی های دو بعدی را انتخاب کرد - مانند حک کردن یک راه پله جدید روی یک صخره. مواد دی سولفید مولیبدن آنها، با ضخامت تنها سه لایه اتمی، حرکت الکترون را پنج برابر سریعتر از سیلیکون، با مصرف انرژی در حالت آماده به کار تنها 20 درصد از تراشه های معمولی را قادر می سازد. این "نقاشی روی کاغذ برنج" سطح دقت حتی باقی مانده است علم مجله در شگفت است که چگونه "مرزهای فیزیک نیمه هادی ها را بازتعریف می کند."

یک جهش کوانتومی که بیش از یک دهه شکل گرفت

نگاهی به تکامل این فناوری مانند حماسه ای از پشتکار علمی چینی است: در سال 2015، زمانی که تیم برای اولین بار مواد دو بعدی را روی ویفرهای 2 اینچی رشد داد، همتایان بین المللی اعلام کردند که "تولید انبوه حداقل دو دهه طول می کشد." تا سال 12، آنها از الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی رابط‌های لایه اتمی استفاده کردند و بازده دستگاه را از 2021٪ به 37٪ افزایش دادند. و حالا تراشه «Wuji» با 89 میلیارد عملیات در ثانیه تمام تردیدها را از بین برده است. حتی شگفت‌انگیزتر این است که 4.2 درصد از فرآیند آنها از خطوط تولید سیلیکون موجود استفاده می‌کند، در حالی که بیش از 70 حق ثبت اختراع اختصاصی را در مراحل حساس تعبیه می‌کنند - این استراتژی «قایق‌رانی در دریاها با قایق‌های قرضی» ناگهان ماشین‌های لیتوگرافی EUV 20 میلیون دلاری را دست‌وپاگیر و منسوخ می‌کند.

طوفان صنعت آرام در پشت انقلاب قدرت
فراتر از داده های آزمایشگاهی، یک انقلاب صنعتی خاموش در حال شکل گیری است. هنگامی که منحنی مصرف انرژی تراشه "Wuji" در یک جلسه استراتژیک در یک تولید کننده پیشرو گوشی های هوشمند ظاهر شد، چشمان رهبر دستگاه IoT روشن شد: "این قدرت آماده به کار می تواند عمر باتری ساعت های هوشمند را سه برابر کند!" در همین حال، خودروسازان به عملکرد پایدار آن در دماهای شدید از -40 درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد جذب شدند. مفهوم عمیق تر در سازگاری نیمه هادی های دو بعدی با خطوط تولید سیلیکون موجود نهفته است - به این معنی که چین به طور بالقوه می تواند از شکاف EUV عبور کند و از فرآیندهای بالغ 2 نانومتری برای تولید تراشه های بسیار کم مصرف و رقیب عملکرد 28 نانومتری استفاده کند.

دیالکتیک جدید رقابت فنی

ناظران غربی در حال ارزیابی مجدد منطق نوآوری چین هستند: در حالی که ASML تحقیق و توسعه را در دستگاه‌های لیتوگرافی ۲ نانومتری می‌ریزد، دانشمندان چینی با مواد دوبعدی ثابت کرده‌اند که «ضخامت بیشتر از مساحت اهمیت دارد». در حالی که TSMC تریلیون‌ها ترانزیستور را در ویفرهای سیلیکونی حک می‌کند، تیم فودان بزرگراه‌های الکترونیکی جدیدی بین لایه‌های اتمی ساخته است. این استراتژی «تو به روش خودت بجنگ، من به روش خودم می‌جنگم» در حال شکل دادن به یک فلسفه بقای جدید در صنعت تراشه است - به هر حال، در بازارهای تریلیون دلاری مانند پوشیدنی‌ها و محاسبات لبه‌ای، کاربران اهمیتی نمی‌دهند که یک تراشه ۷ نانومتری باشد یا ۷۰ نانومتری. آنها فقط به این اهمیت می‌دهند که دستگاه بتواند سه سال بدون شارژ دوام بیاورد.

در این مقطع تاریخی که قواعد بازی را بازنویسی می کند، شاید لازم باشد معنای واقعی «سبقت روی منحنی» را بازنگری کنیم: دانشمندان چینی یک دهه را صرف ساختن «برج بابل» مستقل از EUV در دنیای کوانتومی مواد دو بعدی کرده اند. هنگامی که تراشه "Wuji" اولین سیگنال خود را در آزمایشگاه روشن کرد، نه تنها آینده تراشه های داخلی را روشن کرد، بلکه امکان دیگری را برای بشریت فراهم کرد تا محدودیت های فیزیک را پشت سر بگذارد - بالاخره در رودخانه طولانی تکامل فناوری، هرگز تنها یک حقیقت وجود نداشته است، همانطور که جهان تراشه ها هرگز قرار نبود سیلیکون را به عنوان پاسخ واحد داشته باشد. آیا این انقلاب آرام در نهایت چشم انداز نیمه هادی جهانی را تغییر می دهد؟ شاید پاسخ در سخنان پروفسور ژو پنگ نهفته باشد: "وقتی از تعقیب چراغ های عقب دست کشیدیم، بالاخره ستاره ها و دریا را دیدیم."