Исследователи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне представили прорывную технологию монолитной 3D-интеграции полупроводниковых чипов, которая может стать следующим этапом развития вычислительной техники после замедления закона Мура. Вместо дальнейшего уменьшения транзисторов учёные предложили строить кремниевые схемы вертикально — один слой поверх другого, как этажи небоскрёба. Это позволяет резко увеличить плотность транзисторов, сократить расстояние между ними и повысить энергоэффективность.

Ключевая сложность монолитного 3D-стекинга — температурный барьер: стандартное производство кремниевых компонентов требует нагрева до 1000 °C, но уже готовые слои с проводкой нельзя нагревать выше 400 °C. Учёные обходили это с помощью ультратонких кремниевых наномембран, которые химически соединяются при температуре до 200 °C. Так удалось создать трёхслойный чип с 625 транзисторами на уровне и выходом годных от 98% до 100%.

Работоспособность схем была подтверждена на примере логических элементов и ячеек статической памяти SRAM. Исследование опубликовано в журнале Nature. Сейчас команда сотрудничает с IBM, Intel и TSMC для адаптации технологии под промышленное производство. Если масштабирование удастся, это может изменить архитектуру процессоров будущего.