В России появилась технология производства транзисторов в чипах без кремния. Возможен выигрыш в энергоэффективности в сотни раз
Россияне научились изготавливать транзисторы, основной компонент процессоров, не из кремния, а из дисульфида молибдена. Разработанный учеными МФТИ подход, можно применять и к другим двумерным материалам, что позволит производить более современные, компактные, гибкие и прозрачные электронные устройства.
Молибденовый транзистор
Специалисты МФТИ разработали первую в России технологию производства транзисторов из дисульфида молибдена, сообщили CNews представители вуза. Применение нового материала позволит преодолеть ограничения кремния в отношении уменьшения размеров электронных компонентов, а также значительно повысить их энергоэффективность по сравнению с кремниевыми аналогами
«Дисульфид молибдена позволяет преодолеть ограничения кремния на толщину примерно с 2 нанометров до 0,65, а выигрыш в энергоэффективности может быть в сотни раз», — сказал старший научный сотрудник центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Илья Завидовский.
Кроме того, по словам Завидовского, энергоэффективность молибдена снижает нежелательный нагрев устройств на порядки. При этом устройства из него совместимы с классическими вычислительными системами, так что технологию можно внедрять в промышленное производство.
Универсальный подход
Структура на основе дисульфида молибдена обеспечивает идеальный электростатический контроль и позволяет подавить токи утечки, рассказали исследователи. Однако его применению в промпроизводстве мешала хрупкость структуры, которая повреждается при вакуумном напылении металлических электродов. Атомы металла выбивают атомы серы с поверхности, образуя дефекты и нарушая электрический контакт.
Благодаря новой технологии Россия сможет производить более миниатюрную электронику, чем это позволяет кремний
Сотрудники МФТИ нашли способ подключить металлический электрод к материалу толщиной в атом, не разрушив его. «Наша работа дает конкретный ответ на этот вопрос», — заявил старший научный сотрудник лаборатории атомно-слоевого осаждения МФТИ Роман Романов.
Ученые применили метод атомно-слоевого осаждения, который используется в промышленности, и сформировали между электродом и полупроводником ультратонкую изолирующую прослойку из диоксида титана толщиной в несколько атомов.
Такой подход универсален. На реальном производстве его можно применить к целому классу других двумерных материалов — дисульфиду вольфрама, селенидам молибдена и вольфрама. Это позволит создавать электронные устройства нового поколения, в том числе гибкие и прозрачные.
Электроника без кремния
Современные высокопроизводительные чипы для смартфонов, например, содержат миллиарды транзисторов. Однако по мере уменьшения размеров чипов из-за возникновения квантовых эффектов применение кремния, который пока является основным материалом для производства электронной компонентной базы, приводит к утечке энергии и перегреву.
Двумерный материал дисульфид молибдена имеет толщину всего в несколько атомов, что позволяет электрическим сигналам передаваться более эффективно, при этом выделяя значительно меньше тепла. Это особенно важно для развития искусственного интеллекта, основным сдерживающим фактором которого сейчас является высокое энергопотребление.
Китайская Shanghai Atomic Technology в январе 2026 г. запустила в Шанхае первую демонстрационную линию по производству микропроцессоров WUJI нового поколения из дисульфида молибдена. Поиски альтернатив кремниевым процессорам активно ведутся по всему миру, в том числе в России. В Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете ЛЭТИ разработали отечественный прототип полевого транзистора на основе карбида кремния (SiC), о чем CNews сообщал в марте 2025 г.
