Symbolbild: In solche Siliziumwafer werden Computerchips eingeäzt

China verkündet Durchbruch bei Halbleitern: So dünn wie ein Atom

30.08.2023

Die neuen 12-Zoll-Wafer seien kostengünstig und könnten laut den Entwickler*innen die Halbleiter-Industrie revolutionieren.

In China wurden Halbleiter entwickelt, die so dünn wie ein Atom sind. Das geht aus einem Bericht der South China Morning Post hervor. Aufgrund ihrer Dünnheit werden sie auch als "2D-Material" bezeichnet. Die neuen 12-Zoll-Wafer (30,5 Zentimeter) seien kostengünstig und können laut den Entwickler*innen die Halbleiter-Industrie revolutionieren.

Das dünne Material weise hervorragende Halbleitereigenschaften auf und findet potenzielle Anwendungen in Hochleistungsgeräten. Gegenüber herkömmlichen Silizium-Chips sollen die neuen Wafer mehrere Verbesserungen aufweisen. Werden Siliziumtransistoren etwa dünner gemacht, verschlechtere sich laut dem Studienautor Liu Kaihui von der Peking University ihre Spannungssteuerung. Sie sei beim 2D-Material nicht der Fall.

Außerdem würde bei herkömmlichen Chips auch dann Spannung vorhanden sein, wenn das Gerät nicht eingeschaltet ist. „Das bringt zusätzliche Energiekosten und Hitze mit sich“, sagt der Forscher. Bei dem neuen Material sei das nicht der Fall.

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Silizium-Transistor übertroffen

Das neue Material besteht aus kristallinen Festkörpern mit einer oder mehreren Atomschichten. Weil es so dünn ist, besitzen die Wafer einzigartige physikalische Eigenschaften. Ein Transistor aus einer einzelnen Schicht mit einer Dicke von rund einem Nanometer übertreffe dabei einen Silizium-Transistor mit der gleichen Dicke um ein Vielfaches.

Bis heute ist es Forscher*innen allerdings noch nicht gelungen, Wafer aus 2D-Material mit hoher Gleichmäßigkeit und Leistung herzustellen. Auch beim Versuch, sie zu vergrößern und in größerer Menge herzustellen, sahen sich die chinesischen Entwickler*innen mit Schwierigkeiten konfrontiert.

10.000 Wafer pro Jahr

Aktuell können 10.000 2D-Wafer pro Maschine, die ebenfalls neu entwickelt wurde, und pro Jahr hergestellt werden. Bis sie in einen brauchbaren Mikrochip umgewandelt werden können, werde es aber noch dauern. Die Studie wurde in Science Bulletin veröffentlicht.