Einem Team chinesischer Forscher an der Universität Peking ist ein wichtiger Durchbruch in der Transistortechnologie gelungen. Sie haben den nach eigenen Angaben weltweit ersten 2D-GAAFET-Transistor entwickelt, der kein Silizium enthält, sondern aus Wismut besteht und schneller ist als seine siliziumbasierten Gegenstücke. Die Forschung wurde von Professor Peng Hailin und Qui Chenguang geleitet, die die Entdeckung des Teams bereits auf den virtuellen Seiten von Nature veröffentlicht haben. Einigen Mitgliedern des Teams zufolge handelt es sich bei diesem Durchbruch um einen monumentalen Durchbruch in der Halbleiterindustrie, was bedeutet, dass er von enormer Bedeutung ist, auch wenn er in naher Zukunft nicht zum Einsatz kommen wird.
Die Forscher glauben, dass dieser neue Transistor die weltweit schnellste und effizienteste Lösung auf diesem Gebiet darstellt. Bei dem neuartigen Transistor handelt es sich um eine einkristalline 2D-GAAFET-Konfiguration im Wafer-Maßstab, die durch Übereinanderschichten mehrerer Schichten aus Bi₂O₂Se (Bismut-Oxyselenid) hergestellt wird und völlig siliziumfrei ist. Die Forscher sind der Ansicht, dass, wenn Chip-Innovationen, die auf bestehenden Materialien aufbauen, als Abkürzung zum Fortschritt angesehen werden, ihre neue Entwicklung in etwa dem Wechsel auf eine völlig neue Fahrspur auf dem Weg entspricht, so groß ist ihre Bedeutung.
In den Tests verglich das Team die Leistung des neuen Transistors auf Bismut-Oxyselenid-Basis mit aktuellen Entwicklungen von Intel, TSMC und Samsung sowie vielen anderen Herstellern und stellte fest, dass ihre Entwicklung unter den gleichen Bedingungen alle übertrifft.
Der neue Transistor selbst basiert auf der bereits bekannten GAAFET-Technologie, der nächsten großen Entwicklung nach planarem FET und FinFET, die von mehreren Herstellern für 3 nm und kleinere Streifenbreiten eingesetzt wird und werden soll. Die Innovation zielte bisher darauf ab, die Transistorsteuerung so effizient und schnell wie möglich zu gestalten. Während bei MOSFETs die Gate-Elektrode die Source-Elektrode nur an einem Punkt berührt, berührt bei FinFETs die Source-Elektrode die Gate-Elektrode an drei Punkten und bei GAAFETs, wie der Begriff Gate-All-Around verdeutlicht, ist die Gate-Elektrode praktisch von der Source-Elektrode umgeben. Die Folie von Samsung veranschaulicht hervorragend die wichtigsten Unterschiede zwischen den verschiedenen Entwicklungen und zeigt auch die eigene Version des südkoreanischen Herstellers von GAAFETs, genannt MBCFET.
An Bismutoxyselenid wird seit langem geforscht. Die Einführung von Bismutoxyselenid für Streifenbreiten unter 1 nm ist seit langem geplant, vor allem wegen der Fähigkeit des neuen Materials, zweidimensionale Halbleiter effizient herzustellen. Lösungen auf der Basis von Bismutoxyselenid sind in diesem Bereich wesentlich flexibler und robuster als klassische Lösungen auf Siliziumbasis, bei denen die Ladungsträgerbeweglichkeit selbst bei 10 nm-Knotenpunkten reduziert ist.
Der Durchbruch der chinesischen Forscher ist nicht nur für die Halbleiterindustrie wichtig, sondern auch, weil er China helfen wird, innerhalb der Branche wettbewerbsfähiger zu werden. Die geopolitischen Spannungen zwischen China und den USA, die sich in den letzten Jahren zu einem Handelskrieg ausgeweitet haben, schränken das Potenzial der chinesischen Halbleiterindustrie stark ein, die - zumindest offiziell - keinen Zugang zu den neuesten Fertigungstechnologien und -anlagen hat und das Potenzial der EUV-Technologie nicht nutzen kann. China versucht daher nicht, aufzuholen, sondern durch Forschung und Entwicklung wie die oben beschriebene voranzukommen, d. h. neue Wege zu beschreiten, die zu revolutionären Durchbrüchen führen und die Position des Landes erheblich verbessern könnten.
