Trung Quốc vừa công bố một bước tiến đáng chú ý trong công nghệ chip 2D, với tốc độ tạo vật liệu nhanh hơn khoảng 1.000 lần so với cách làm trước đây. Điểm đáng chú ý không chỉ nằm ở con số, mà ở chỗ công nghệ này có thể giúp chip 2D tiến gần hơn từ phòng thí nghiệm đến sản xuất thực tế. Trong bối cảnh nhu cầu tính toán cho AI ngày càng tăng, đây là hướng đi được giới nghiên cứu đặc biệt quan tâm.

Trong nhiều thập kỷ, ngành bán dẫn phát triển chủ yếu bằng cách thu nhỏ transistor trên nền silicon. Nhưng khi transistor tiến gần tới kích thước nguyên tử, cách làm này gặp nhiều giới hạn như rò điện, khó tản nhiệt và chi phí sản xuất tăng cao. Vì vậy, nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đang tìm vật liệu mới mỏng hơn, hiệu quả hơn. Chất bán dẫn 2D được xem là một lựa chọn tiềm năng vì chúng chỉ dày ở mức vài lớp nguyên tử, có thể giúp transistor tiếp tục thu nhỏ mà vẫn duy trì khả năng dẫn điện tốt.

Theo South China Morning Post, nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Quốc phòng Trung Quốc đã phát triển một phương pháp cải tiến kỹ thuật lắng đọng hơi hóa học để tạo màng bán dẫn 2D trên quy mô wafer. Điểm quan trọng là họ có thể kiểm soát tốt đặc tính điện của vật liệu, nhất là ở nhóm vật liệu loại p, vốn lâu nay là điểm yếu của chip 2D. Trong chip hiện đại, transistor loại n và loại p phải hoạt động theo cặp. Nếu thiếu vật liệu loại p đủ tốt, chip khó đạt hiệu năng cao và khó sản xuất ở quy mô lớn.

Bước tiến mới nằm ở tốc độ và quy mô. Báo cáo cho biết tốc độ tăng trưởng vật liệu đã được nâng lên khoảng 1.000 lần so với phương pháp trước đó. Điều này rất quan trọng vì một công nghệ vật liệu chỉ thật sự có giá trị khi có thể làm ra trên diện tích lớn, đồng đều và đủ nhanh để phục vụ sản xuất. Nói đơn giản, thay vì chỉ tạo ra mẫu rất nhỏ để chứng minh ý tưởng, nhóm nghiên cứu đang tiến thêm một bước tới khả năng chế tạo hàng loạt.

Bên cạnh đó, Trung Quốc cũng đang thúc đẩy hướng đi này ở cấp công nghiệp. China Daily cho biết Thượng Hải đã đưa vào vận hành dây chuyền trình diễn kỹ thuật cho chip 2D mang tên WUJI, dự kiến sản xuất hàng loạt trong năm 2026. Điều này cho thấy mục tiêu không chỉ là nghiên cứu học thuật mà còn là xây dựng một hệ sinh thái chip 2D thực tế. Dù chip WUJI hiện mới ở quy mô nhỏ hơn rất nhiều so với chip thương mại cao cấp, nó vẫn cho thấy nỗ lực đưa vật liệu 2D ra khỏi phòng thí nghiệm.

Tuy vậy, cần nhìn nhận thận trọng. Chip 2D vẫn còn ở giai đoạn đầu so với công nghệ silicon đã được tối ưu trong nhiều thập kỷ. Từ một đột phá vật liệu đến sản phẩm thương mại ổn định là một chặng đường dài, đòi hỏi thêm thời gian để hoàn thiện quy trình, độ bền, chi phí và khả năng tích hợp với dây chuyền sản xuất hiện có. Vì thế, đây chưa phải là dấu hiệu cho thấy silicon sắp bị thay thế ngay, nhưng là tín hiệu cho thấy cuộc đua “hậu silicon” đang tăng tốc.

Bước tiến mới của Trung Quốc cho thấy chip 2D đang chuyển dần từ ý tưởng nghiên cứu sang thử nghiệm sản xuất thực tế. Ý nghĩa lớn nhất của công nghệ này là mở thêm một hướng đi cho ngành bán dẫn trong giai đoạn silicon ngày càng chạm trần về kích thước. Dù còn nhiều thách thức, chip 2D đang trở thành một lĩnh vực đáng chú ý trong cuộc đua công nghệ toàn cầu, đặc biệt khi nhu cầu tính toán cho AI tiếp tục tăng mạnh.

P.T (theo https://www.scmp.com/)