ਤਾਈਵਾਨ ਦੀ National Yang Ming Chiao Tung University (NYCU) ਅਤੇ TSMC Corporate Research ਦੇ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ 0.42 nm ਮੋਟਾ ਇੱਕ ਇੰਟਰਫੇਸ (interface) ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ ਹੈ ਜੋ ਅਗਲੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਟ੍ਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਰੁਕਾਵਟ ਨੂੰ ਦੂਰ ਕਰਦਾ ਹੈ।

MoS2 ਟ੍ਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰ ਦੀ ਦੁਬਿਧਾ ਦਾ ਹੱਲ

ਇੱਕ ਦਹਾਕੇ ਤੋਂ ਵੱਧ ਸਮੇਂ ਤੋਂ ਉਦਯੋਗ ਐਟੋਮਿਕਲੀ (atomically) ਪਤਲੇ ਮੋਲੀਬਡੀਨਮ ਡਿਸਲਫਾਈਡ (MoS2) ਨੂੰ ਸਿਲੀਕਾਨ ਦੇ ਉੱਤਰਾਧਿਕਾਰੀ ਵਜੋਂ ਦੇਖ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਇਸਦੀ ਪਤਲੀ ਪਰਤ ਛੋਟੇ, ਤੇਜ਼ ਅਤੇ ਵਧੇਰੇ ਊਰਜਾ-ਕੁਸ਼ਲ ਟ੍ਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰਾਂ ਦਾ ਵਾਅਦਾ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਫਿਰ ਵੀ, "ਗੇਟ ਡਾਈਲੈਕਟ੍ਰਿਕ" (gate dielectric) ਦੀ ਸਮੱਸਿਆ ਨੇ ਤਰੱਕੀ ਨੂੰ ਰੋਕਿਆ ਹੋਇਆ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇਨਸੂਲੇਟਿੰਗ ਪਰਤ ਪਤਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਨਾਲ ਇਸਦੀ ਸੀਮਾ ਅਸਥਿਰ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਖਾਮੀਆਂ, ਖਾਲੀਆਂ ਥਾਵਾਂ ਅਤੇ ਬਿਜਲਈ ਗੜਬੜ ਪੈਦਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਜੋ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਨੂੰ ਖਰਾਬ ਕਰ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਖੋਜਕਰਤਾ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਨਵੇਂ ਇਨਸੂਲੇਟਰਾਂ ਦੀ ਭਾਲ ਕਰਦੇ ਹਨ; ਪਰ NYCU-TSMC ਟੀਮ ਨੇ ਇਸ ਦੀ ਬਜਾਏ ਸੀਮਾ (boundary) ਨੂੰ ਹੀ ਮੁੜ-ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕੀਤਾ।

0.42-ਨੈਨੋਮੀਟਰ ਦਾ ਨਵੀਨਤਾਕਾਰੀ ਕੰਮ

Nature Electronics ਦੇ ਇੱਕ ਪੇਪਰ ਵਿੱਚ, ਟੀਮ ਇੱਕ ਲੇਅਰਿੰਗ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਦੀ ਹੈ ਜੋ ਐਟੋਮਿਕ ਤਬਦੀਲੀ ਨੂੰ ਸੁਚਾਰੂ ਬਣਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੇ ਇੱਕ ਮੋਨੋਲੇਅਰ MoS2 ਵੇਫਰ ਨਾਲ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਕੀਤੀ, ਇੱਕ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਐਲੂਮੀਨੀਅਮ ਫਿਲਮ ਜਮ੍ਹਾਂ ਕੀਤੀ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ ਉੱਥੇ ਹੀ ਆਕਸੀਡਾਈਜ਼ ਕੀਤਾ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਸਿਰਫ 0.42 nm ਮੋਟੀ ਐਲੂਮੀਨੀਅਮ-ਆਕਸਾਈਡ ਬਫਰ (buffer) ਤਿਆਰ ਹੋਈ। ਇਹ ਬਫਰ ਦੋ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ: ਇਹ ਇੱਕ ਉੱਚ-κ ਹਾਫਨੀਅਮ-ਆਕਸਾਈਡ ਗੇਟ ਡਾਈਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਨੂੰ ਇੱਕਸਾਰ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਵਧਣ ਲਈ ਇੱਕ ਸੁਚਾਰੂ ਅਧਾਰ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਹ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਨੂੰ ਅਣਚਾਹੇ ਬਿਜਲਈ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਤੋਂ ਬਚਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਬਣੇ ਟ੍ਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰ ਲਗਭਗ ਇੱਕ ਨੈਨੋਮੀਟਰ ਦੀ ਬਰਾਬਰ ਆਕਸਾਈਡ ਮੋਟਾਈ, ਘੱਟ ਲੀਕੇਜ ਕਰੰਟ ਅਤੇ ਲਗਭਗ ਕੋਈ ਹਾਈਸਟਰੇਸਿਸ (hysteresis) ਨਹੀਂ ਦਿਖਾਉਂਦੇ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਡਿਵਾਈਸ ਸਿਗਨਲਾਂ ਪ੍ਰਤੀ ਭਰੋਸੇਯੋਗ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਵੇਫਰ-ਸਕੇਲ ਨਿਰਮਾਣ ਵੱਲ ਵਧਣਾ

ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਗੱਲ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਮੋਨੋਲੇਅਰ MoS2 ਨੂੰ Chemical Vapour Deposition (CVD) ਨਾਲ ਉਗਾਇਆ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਵੱਡੇ ਖੇਤਰਾਂ ਨੂੰ ਕੋਟ ਕਰਨ ਲਈ ਉਦਯੋਗ-ਮਿਆਰੀ ਵਿਧੀ ਹੈ। CVD-ਗਰੋਵਨ (CVD-grown) ਸਮੱਗਰੀ 'ਤੇ ਐਟੋਮਿਕ ਇੰਟਰਫੇਸ ਦਾ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਦੋ-ਆਯਾਮੀ (2D) ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਿਕਸ ਨੂੰ ਅਸਲ ਦੁਨੀਆ ਦੇ ਵੇਫਰ-ਸਕੇਲ ਉਤਪਾਦਨ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। "ਨਵੀਆਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਲੱਭਣ" ਤੋਂ "ਇੰਟਰਫੇਸ ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ" ਵੱਲ ਇਹ ਤਬਦੀਲੀ ਭਵਿੱਖ ਦੇ ਮਾਈਕ੍ਰੋਚਿੱਪਾਂ ਲਈ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਦੇ ਪੈਰਾਡਾਈਮ ਨੂੰ ਬਦਲ ਦਿੰਦੀ ਹੈ।

ਭਾਰਤ ਲਈ ਇਸਦਾ ਕੀ ਮਤਲਬ ਹੈ

ਇਹ ਸਫਲਤਾ ਭਾਰਤ ਦੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਮਿਸ਼ਨ ਅਤੇ ਰਣਨੀਤਕ ਖੁਦਮੁਖਤਿਆਰੀ ਲਈ ਬਹੁਤ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ।

  • ਤਕਨੀਕੀ ਬੈਂਚਮਾਰਕਿੰਗ: ਭਾਰਤ ਦੇ ਇੰਡੀਆ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਮਿਸ਼ਨ (ISM) ਨੂੰ ਸਿਲੀਕਾਨ ਤੋਂ MoS2 ਵਰਗੇ 2D ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵੱਲ ਹੋ ਰਹੇ ਬਦਲਾਅ 'ਤੇ ਨਜ਼ਰ ਰੱਖਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ। R&D ਨੂੰ ਇੰਟਰਫੇਸ-ਕੇਂਦ੍ਰਿਤ ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ ਨਾਲ ਜੋੜਨਾ ਭਾਰਤੀ ਲੈਬਾਂ ਨੂੰ ਪਛੜਨ ਤੋਂ ਬਚਾਏਗਾ।
  • ਸਪਲਾਈ ਚੇਨ ਅਤੇ ਰਣਨੀਤਕ ਨਿਰਭਰਤਾ: ਹਾਈ-ਐਂਡ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਤਾਈਵਾਨ ਦਾ ਦਬਦਬਾ ਹੋਰ ਡੂੰਘਾ ਹੋ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਭਾਰਤ ਨੂੰ ਸਿਰਫ ਅਸੈਂਬਲੀ ਅਤੇ ਟੈਸਟਿੰਗ (OSAT) ਸਮਰੱਥਾਵਾਂ ਤੋਂ ਵੱਧ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ; ਇਸ ਨੂੰ ਡੀਪ-ਟੈਕ ਖੋਜ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਨਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ ਜੋ ਅਗਲੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਮਟੀਰੀਅਲ ਸਾਇੰਸ ਵਿੱਚ ਮੁਕਾਬਲਾ ਕਰ ਸਕੇ।
  • ਡਿਜੀਟਲ ਬੁਨਿਆਦੀ ਢਾਂਚੇ ਨੂੰ ਭਵਿੱਖ ਲਈ ਤਿਆਰ ਕਰਨਾ: ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਭਾਰਤ AI ਅਤੇ ਹਾਈ-ਪਰਫਾਰਮੈਂਸ ਕੰਪਿਊਟਿੰਗ ਦਾ ਵਿਸਥਾਰ ਕਰ ਰਿਹਾ ਹੈ, ਊਰਜਾ-ਕੁਸ਼ਲ ਚਿੱਪਾਂ ਦੀ ਮੰਗ ਵਧੇਗੀ। MoS2 ਟ੍ਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰਾਂ ਦੀ ਤਰੱਕੀ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ ਕਰਨ ਨਾਲ ਭਾਰਤ ਨੂੰ ਹਾਰਡਵੇਅਰ ਦੀਆਂ ਲੋੜਾਂ ਦੀ ਯੋਜਨਾ ਬਣਾਉਣ ਅਤੇ ਸਿਲੀਕਾਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਦੇ ਯੁੱਗ ਵਿੱਚ ਡਿਜੀਟਲ ਪ੍ਰਭੂਸੱਤਾ ਦੀ ਰੱਖਿਆ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਮਿਲਦੀ ਹੈ।

TSMC ਅਤੇ National Yang-Ming Chiao-Tung University ਨੇ 0.42 nm ਦਾ ਐਟੋਮਿਕ-ਸਕੇਲ ਇੰਟਰਫੇਸ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ ਹੈ ਜੋ MoS₂ ਟ੍ਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਗੇਟ-ਡਾਈਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਦੀ ਰੁਕਾਵਟ ਨੂੰ ਖਤਮ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਇਹ ਇੱਕ ਅਜਿਹਾ ਕਦਮ ਹੈ ਜੋ ਦੋ-ਆਯਾਮੀ (2D) ਚਿੱਪਾਂ ਨੂੰ ਵੇਫਰ-ਸਕੇਲ ਉਤਪਾਦਨ ਤੱਕ ਲਿਆ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਸਫਲਤਾ ਇਸ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਉਸ ਆਖਰੀ ਵੱਡੀ ਰੁਕਾਵਟ

ਇਸ ਸਟੈਕ ਨੇ ਲੀਕੇਜ ਕਰੰਟ ਨੂੰ ਘੱਟ ਰੱਖਦੇ ਹੋਏ ਅਤੇ ਹਿਸਟਰੇਸਿਸ (hysteresis) — ਉਹ ਦੇਰੀ ਜੋ ਸਿਗਨਲ ਦੀ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਵਿਗਾੜਦੀ ਹੈ — ਨੂੰ ਖਤਮ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਲਗਭਗ ਇੱਕ ਨੈਨੋਮੀਟਰ ਦੀ ਤူਲਨਾਤਮਕ ਆਕਸਾਈਡ ਮੋਟਾਈ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ। ਸੰਖੇਪ ਵਿੱਚ, ਟ੍ਰਾਂਜਿਸਟਰ ਪੂਰੀ ਵੋਲਟੇਜ ਰੇਂਜ ਵਿੱਚ ਅਨੁਮਾਨਿਤ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਰਿਹਾ।

ਲੈਬਾਰਟਰੀ ਫਲੇਕਸ ਤੋਂ ਵੇਫਰ-ਸਕੇਲ ਵਾਅਦੇ ਤੱਕ

ਇਸ ਕੰਮ ਨੂੰ ਜੋ ਚੀਜ਼ ਵੱਖਰੀ ਬਣਾਉਂਦੀ ਹੈ, ਉਹ ਹੈ MoS₂ ਪਰਤ ਨੂੰ ਉਗਾਉਣ ਲਈ CVD ਦੀ ਵਰਤੋਂ। CVD ਵੱਡੇ ਸਬਸਟ੍ਰੇਟਸ 'ਤੇ ਇੱਕਸਾਰ ਫਿਲਮਾਂ ਜਮ੍ਹਾਂ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਤਕਨੀਕ ਹੈ, ਇਹੀ ਉਹ ਵਿਧੀ ਹੈ ਜੋ ਅੱਜ ਦੇ ਸਿਲੀਕਾਨ ਫੈਬਸ (fabs) ਵਿੱਚ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। CVD ਰਾਹੀਂ ਉਗਾਈ ਗਈ ਸਮੱਗਰੀ 'ਤੇ ਐਟੋਮਿਕ ਇੰਟਰਫੇਸ ਦਾ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਇਹ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ, ਸਿਧਾਂਤਕ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਵੱਖਰੇ ਚਿੱਪਸ ਤੋਂ ਅੱਗੇ ਵਧ ਕੇ ਪੂਰੇ ਵੇਫਰ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਸਕਦੀ ਹੈ।

ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਮਿਆਰੀ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਗਰੋਥ (epitaxial growth) ਅਤੇ ਆਕਸੀਡੇਸ਼ਨ ਕਦਮਾਂ ਦੀ ਵੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜੋ ਮੌਜੂਦਾ ਫੈਬ ਟੂਲਕਿੱਟਸ ਦੇ ਅੰਦਰ ਆਉਂਦੇ ਹਨ। ਕਿਸੇ ਵੀ ਅਜਿਹੇ ਵਿਲੱਖਣ ਉਪਕਰਣ ਜਾਂ ਅਲਟਰਾ-ਹਾਈ-ਵੈਕਿਊਮ ਚੈਂਬਰਾਂ ਦੀ ਲੋੜ ਨਹੀਂ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਫਾਊਂਡਰੀ ਪਹਿਲਾਂ ਹੀ ਚਲਾ ਰਹੀ ਹੋਵੇ। ਇਹ ਅਨੁਕੂਲਤਾ TSMC ਵਰਗੀ ਫਾਊਂਡਰੀ ਲਈ ਇਸ ਵਿਧੀ ਨੂੰ ਆਪਣੀਆਂ ਪ੍ਰੋਡਕਸ਼ਨ ਲਾਈਨਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਕਰਨ ਦੀ ਰੁਕਾਵਟ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੀ ਹੈ।

ਤਾਈਵਾਨ ਤੋਂ ਪਰੇ ਇਹ ਬ੍ਰੇਕਥਰ ਕਿਉਂ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ

ਇਹ ਉਪਲਬਧੀ ਕਿਸੇ ਵੀ ਅਜਿਹੇ ਦੇਸ਼ ਲਈ ਇੱਕ ਸਪੱਸ਼ਟ ਸੰਕੇਤ ਭੇਜਦੀ ਹੈ ਜੋ ਭਵਿੱਖ-ਪ੍ਰਤੀ ਸੁਰੱਖਿਅਤ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਈਕੋਸਿਸਟਮ ਬਣਾ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਭਾਰਤ ਵਰਗੇ ਦੇਸ਼ਾਂ ਲਈ, ਜੋ ਕਿ ਇੱਕ ਦੇਸ਼ੀ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਮਿਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਭਾਰੀ ਨਿਵੇਸ਼ ਕਰ ਰਹੇ ਹਨ, ਇਹ ਕੰਮ ਇੱਕ ਨਵਾਂ ਬੈਂਚਮਾਰਕ ਸਥਾਪਤ ਕਰਦਾ ਹੈ: ਸਫਲਤਾ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਸਿਰਫ ਸਿਲੀਕਾਨ ਨੋਡਸ ਨੂੰ ਸਕੇਲ ਕਰਨ 'ਤੇ ਨਹੀਂ, ਸਗੋਂ ਐਟੋਮਿਕ ਪੱਧਰ 'ਤੇ ਇੰਟਰਫੇਸ ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ ਵਿੱਚ ਮਾਹਰ ਹੋਣ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰੇਗੀ।

  • ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਅਲਾਈਨਮੈਂਟ (Technology alignment) – ਉਹ R&D ਪ੍ਰੋਗਰਾਮ ਜੋ ਇੰਟਰਫੇਸ ਦੀ ਗੁਣਵੱਤਾ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕੀਤੇ ਬਿਨਾਂ ਸਿਰਫ ਬਲਕ ਮਟੀਰੀਅਲ ਸੁਧਾਰਾਂ ਦੇ ਪਿੱਛੇ ਭੱਜਦੇ ਰਹਿੰਦੇ ਹਨ, ਉਹ ਪਛੜ ਜਾਣ ਦਾ ਖਤਰਾ ਲੈਂਦੇ ਹਨ।
  • ਸਪਲਾਈ-ਚੇਨ ਪ੍ਰਸੰਗਿਕਤਾ (Supply-chain relevance) – ਇਹ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਐਲੂਮੀਨੀਅਮ, ਹਾਫਨੀਅਮ ਅਤੇ ਮਿਆਰੀ ਆਕਸੀਡੇਸ਼ਨ ਕਦਮਾਂ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਤਾਈਵਾਨ ਦੇ ਡੀਪ-ਟੈਕ ਫਾਇਦੇ ਨੂੰ ਮਜ਼ਬੂਤ ਕਰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਨਾਲ ਹੀ ਵਿਭਿੰਨਤਾ ਵਾਲੇ ਸਮੱਗਰੀ ਸਰੋਤਾਂ ਦੀ ਲੋੜ ਨੂੰ ਉਜਾਗਰ ਕਰਦੀ ਹੈ।