TLDR: Čínští vědátoři vytvořili nejmenší hradlo tranzistoru o velikosti jediné vrstvy atomů, tedy 0,34 nanometrů. Je to rekordně málo, a je vidět, že o moc níž už to nepůjde. Ledaže… Studie tuna.

Moore, víc než zákon

Když se podíváte na dnešní elektroniku, vidíte v praxi cosi, čemu se nadneseně říká Mooreův zákon. Ve skutečnosti to sice není vůbec žádný zákon (ani fyzikální, ani právní), ale spíše zajímavý trend vývoje – Mooreův „zákon“ každopádně říká, že „počet tranzistorů, které mohou být umístěny na integrovaný obvod, se při zachování stejné ceny zhruba každých 18 měsíců zdvojnásobí“. Jinými slovy: čipy se miniaturizují! Ale možná až doposud…

Nové čínské studii se totiž podařilo vytvořit tranzistorové hradlo o rekordní tloušťce jenom jedné vrstvy atomu! To je zatím nejmenší podobné hradlo (jakožto komponent procesu), a jelikož se sestává jenom z jedné atomární vrstvy, nejspíše ukazuje reálný limit, pod nějž se Mooreův zákon nebude moct dostat. Alespoň ne v dnešním pojetí fyzicky existujících procesorů.

Není to samože poprvé, co něco takového zaznívá. Již v minulosti dosáhl svých limitací křemík – ten totiž pod velikost 5 nanometrů již nedokáže řídit tok elektronů od zdrojů k odvodům. Jiné matroše ale stále odolávaly – ba dokonce se objevily nové!

Byl to trend

S příchodem 2D materiálů, mezi něž patří nejslavněji grafen, začalo ovšem konečně dávat smysl, že velikost tranzistorů prostě narazila na jednu hranici. Co se týče tloušťky, nejde prostě jít méně, než kolik činí 1 atom, jak toho dosáhli vědátoři nyní.

Čínští ďáblové svého pidipiditranzistoru dosáhli s pomocí grafenu a disulfidu molybdenu. Jedná se v podstatě o již „tradiční“ sendvičový design. Sestává se z listu grafenu (z atomů uhlíku), na němž je druhý blok pokrytý oxidem hlinitým, který udržuje grafen a disulfid molybdenu do značné míry oddělené.

Na druhou stranu, Mooreův zákon byl pod útokem již několikrát. Naposledy v roce 2016 se tak objevila potenciální hranice 1 nanometru – tak velké hradlo tranzistoru tehdy sestavili výzkumníci s pomocí uhlíkových nanotrubiček a disulfidu molybdenu. I tehdy se mluvilo o nepřekročitelné hranici… kterou jak vidno nyní překonalo čínské 2D hradlo. To je mimochodem na nanometry velké jen 0,34 nm.

Nikdy neříkej nikdy

Neznamená to, že počínaje dočtením tohoto článku můžeme jít vyhodit počítače do koše. Předně – čínský „2D procesor“ je pouze koncepční ukázkou, že takto malé hradlo je vůbec možné sestavit. Ani omylem nejde o cokoliv, co byste si mohli brzy rvát do mašiny. A jenom o trochu méně nebrzy bude možná realizovatelný komerční pokus o podobný čip – třeba pro taikonauty, vojáky a tak.

Jde ale skutečně o nejzazší hranici Mooreova zákona? Necháme se ještě překvapit – i když pracují na docela odlišných vlastnostech, nebylo by šokantní, kdyby týmy stojící třebas za takovými kvantovými počítači či neuromorfními počítači jednou přinesly schopnost obejít nejmenší velikost tranzistoru… nějak jinak.

Jak? To hergot nemám páru. Kdybych ji měl, už bych na tom dělal. Nicméně, různé kvantové srandy budou možná v budoucnu dovolovat udělat transistory o velikosti jednotek atomů, či jednou i atomu jediného s troškou toho kvantového tunelování. Tam dole nám sice místa trochu dochází, ale ještě se tam něco narve. Mooreův zákon bych tedy ještě na hřbitov nevyprovázel – ale sledovat, s čímdalším vědátoři přijdou, budou naopak o to zajímavější!

[Ladislav Loukota, JRN]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]