Chiny gotowe do produkcji chipów WUJI z 5900 tranzystorami o grubości kilku atomów. Procesor MoS2 w architekturze RISC-V

Każde słowo o "końcu krzemu" w półprzewodnikach brzmi jak przesada, dopóki nie spojrzymy na twardą fizykę. Standardowe tranzystory krzemowe kurczą się nieprzerwanie od dekad, ale przy węzłach 3 nm i mniejszych napotykają fundamentalną barierę. Elektrony zaczynają tunelować przez izolatory, a wycieki energetyczne czynią dalszą miniaturyzację nieopłacalną. Chińscy badacze właśnie przekroczyli próg, który przez lata pozostawał domeną laboratoriów.

Chińscy naukowcy z Shanghaju przeszli z laboratorium do produkcji. Dwuwymiarowe chipy z dwusiarczku molibdenu mogą być odpowiedzią na zbliżający się koniec prawa Moore'a.

Nadchodzą nowe układy AMD Zen 3 na platformę AM4? Wszystko w ramach walki z rosnącymi cenami pamięci RAM

Linia produkcyjna, która właśnie ruszyła w dzielnicy Pudong w Szanghaju, ma osiągnąć pełną zdolność produkcyjną do czerwca tego roku. Odpowiada za nią firma Shanghai Atomic Technology, założona w lutym 2025 roku przez Bao Wenzhonga, badacza z Uniwersytetu Fudan. Ich flagowy produkt, mikroprocesor WUJI, integruje rekordowe 5900 tranzystorów zbudowanych z MoS2, materiału grubości zaledwie trzech warstw atomowych. Dla porównania, poprzedni rekord w kategorii układów logicznych 2D wynosił 115 tranzystorów. Procesor wykorzystuje architekturę RISC-V w wersji 32-bitowej, co pozwala mu wykonywać standardowe operacje arytmetyczne na liczbach do 4,2 mld, obsługiwać gigabajtowe bloki pamięci i przetwarzać miliardy instrukcji.

MediaTek Dimensity 7100 - nowa platforma mobilna dla tanich smartfonów. To wcale nie jest następca Dimensity 7050

Najważniejsze? WUJI pochłania zaledwie 0,43 mW mocy przy taktowaniu 1 kHz. To wydajność energetyczna nieosiągalna dla krzemowych odpowiedników przy porównywalnych procesach technologicznych. Technologia MoS2 ma istotną przewagę nad krzemem. Materiał składa się z monowarstwy molibdenu "spakowanej" między dwiema warstwami siarki i jest na tyle cienki, że sygnały elektryczne przepływają przez niego z minimalnym oporem i prawie zerowym upływem. W praktyce oznacza to możliwość dalszego skalowania nawet po przekroczeniu granic fizycznych krzemu.

TSMC osiągnie miesięcznie 140 000 wafli w litografii 2 nm już pod koniec 2026 roku. Rekordowe tempo skalowania produkcji

Jak to wygląda na tle globalnej konkurencji? TSMC właśnie rozpoczęło seryjną produkcję układów w procesie 2 nm z technologią GAA (gate-all-around), Samsung masowo produkuje chipy 2 nm od listopada 2025, a Intel ściga rywali ze swoim węzłem 18A. Wszystkie te procesy bazują jednak na krzemie i architekturach FinFET lub GAA, czyli nadal w paradygmacie, który stopniowo wyczerpuje swój potencjał. Zespół z Fudan nie konkuruje bezpośrednio z tymi gigantami pod względem gęstości tranzystorów. Kanały tranzystorowe w WUJI mają długość 3 mikrometrów, co odpowiada procesowi sprzed wielu lat. Jednak plan jest ambitny.

Moore Threads Yangtze AI - Nowy układ typu SoC z wbudowanym NPU oraz obsługą pamięci RAM typu LPDDR5X

Firma stawia na osiągnięcie ekwiwalentu procesu 90 nm jeszcze w tym roku, 28 nm do 2027 roku, a 5 lub 3 nm do 2028 roku. Podstawą ma być technologia uczenia maszynowego, którą zespół Bao już wykorzystał do optymalizacji każdego etapu produkcji. Uzyskali wydajność produkcyjną na poziomie 99,77 proc. w warunkach laboratoryjnych, co graniczy ze sztuką przy tak złożonych procesach 2D. Co więcej, około 70 proc. procesów produkcyjnych WUJI jest kompatybilnych z istniejącymi liniami krzemowymi, co obniża barierę wejścia dla przemysłu. Pozostałe 30 proc. to unikalne procesy dla materiałów 2D, zabezpieczone ponad 20 patentami.

Intel Nova Lake - Nowe informacje o procesorach Core Ultra 9 oraz Core Ultra 7 z odpowiednikiem 3D V-Cache

Wszystko to osadza się w szerszym kontekście strategii „beyond Moore", pojęcia, które opisuje innowacje zmierzające do zwiększania mocy obliczeniowej nawet po zakończeniu klasycznej miniaturyzacji krzemowej. Dwusiarczkek molibdenu nie jest jedynym kandydatem na następcę krzemu. Na horyzoncie są również węglowe nanorurki, grafen czy azotek galu. Jednak w przeciwieństwie do grafenu, który nie ma przerwy energetycznej (co uniemożliwia efektywne wyłączanie tranzystorów), MoS2 dysponuje przerwą wynoszącą 1,8 eV w wariancie monowarstwy, co sprawia, że jest idealnym materiałem do budowy przełączników logicznych.

Hygon C86-4G to chiński procesor x86 oferujący 16 rdzeni, 3,0 GHz w trybie boost i zaskakującą efektywność energetyczną

Materiały 2D nie są zresztą nowością. Badacze eksperymentują z nimi od ponad dekady, ale problem zawsze tkwił w przejściu od pojedynczych komponentów laboratoryjnych do skalowalnych, powtarzalnych procesów produkcyjnych. WUJI pokazuje, że ten próg został właśnie przekroczony. Dla użytkownika oznacza to potencjał urządzeń o radykalnie niższym poborze mocy, Istotnym dla aplikacji brzegowych w IoT, sensorach inteligentnych i chipach AI, które obecnie ogranicza właśnie energia. Shanghai planuje wykorzystać ekosystem akademicki i kapitał venture do przyspieszenia komercjalizacji. Miasto traktuje rozwój półprzewodników 2D jako strategiczny priorytet, łącząc badania z Fudan, finansowanie i wsparcie firm takich jak Shanghai Atomic Technology. Nie jest to wyścig o spektakularne osiągi. Teraz to gra o fundamenty architektury chipów za 5-10 lat, gdy krzem dotrze do ściany. I ta perspektywa sprawia, że linia produkcyjna w Szanghaju czymś więcej niż technologicznym eksperymentem.