Transistor a 1 nanometro, la legge di Moore è salva

L’industria dei microprocessori ritiene che non possano essere realizzati transistor con una lunghezza del gate inferiore ai 5 nanometri. I ricercatori dei Berkeley Lab hanno invece dimostrato che si può scendere sotto questa soglia, scegliendo i materiali giusti. Gli scienziati statunitensi hanno creato il transistor più piccolo al mondo con gate da 1 nanometro. La famosa legge di Moore potrebbe conservare la sua validità ancora per molti anni.

Il gate è l’interruttore del transistor. Gli elettroni che passano dal source al drain sono infatti controllati dal gate, che consente di accendere o spegnere il transistor, quando viene applicata una tensione esterna. Ma se la dimensione del gate scende sotto i 5 nanometri si verifica un fenomeno noto come quantum tunneling: l’interruttore non funziona più e gli elettroni passano liberamente dal source al drain. In pratica, il transistor è sempre acceso. La soluzione al problema è il disolfuro di molibdeno (MoS₂).

Questo materiale possiede una struttura cristallina, come il silicio, ma gli elettroni che scorrono attraverso il disolfuro di molibdeno sono più pesanti, quindi è possibile utilizzare gate con lunghezza inferiore a 5 nanometri. Il flusso di corrente all’interno del transistor può essere controllato anche con gate lunghi 1 nanometro. Il problema successivo è ora realizzare il gate.

Le attuale tecniche fotolitografiche non funzionano con queste dimensioni, per cui i ricercatori hanno scelto nanotubi di carbonio come materiale per il gate, separato dal semiconduttore da uno strato di diossido di zirconio.

Il transistor dei Berkeley Lab è un proof-of-concept, in quanto non sono stati integrati in un processore e non sono state sviluppate tecniche per ridurre le correnti parassite. Il risultato ottenuto è comunque molto importante perché dimostra che i transistor possono essere ancora più piccoli, consentendo il rispetto della legge di Moore.