0,65 нм вместо кремния. В МФТИ сделали транзисторы на дисульфиде молибдена

В МФТИ разработали российскую технологию изготовления транзисторов на основе дисульфида молибдена — материала, который давно записали в кандидаты на замену кремния. Самое интересное здесь не в самом факте демонстрации, а в том, что ученым удалось обойти проблему, из-за которой двумерные полупроводники годами оставались скорее красивой идеей, чем рабочей технологией.

По данным института, активный слой нового транзистора имеет толщину около 0,65 нм. Для сравнения: современные кремниевые чипы уже вышли на техпроцессы класса 2 нм, и дальше производителям приходится бороться не только за плотность элементов, но и за нагрев, утечки тока, стабильность работы. На этом уровне любой материал, который обещает более экономичную работу, сразу становится заметным.

Проблема у таких материалов старая. Они слишком тонкие, и обычное напыление металлических контактов их просто портит. Вакуумная обработка легко повреждает атомарный слой. После этого электрические параметры уже не те. В МФТИ говорят, что решили этот вопрос за счет сверхтонкой прослойки из диоксида титана, которую получают методом атомно-слоевого осаждения.

И это не выглядит как опыт под один-единственный образец. Исследователи считают, что тот же подход можно перенести и на другие двумерные материалы — дисульфид вольфрама, селениды молибдена и вольфрама. Из таких платформ в отрасли вообще-то пытаются собрать не только более компактные чипы, но и гибкую, прозрачную электронику, где кремний уже не так удобен.

Транзисторы на дисульфиде молибдена и серийное производство

Идея заменить кремний не новая. Индустрия ищет альтернативу десятилетиями, и почти каждый кандидат упирался в свои ограничения. Графен, например, впечатлил физиков, но для логических транзисторов он неудобен: нормальной запрещенной зоны у него нет. Германий тоже не дал того запаса, который нужен для массового перехода.

Дисульфид молибдена интересен тем, что в одном атомарном слое сохраняет полупроводниковые свойства. Значит, из него можно делать очень тонкие элементы с более предсказуемым поведением. Это особенно заметно сейчас, когда привычные кремниевые процессы дошли до точки, где прирост производительности все чаще добывают не уменьшением размера транзистора, а усложнением всей архитектуры.

Кремниевая долина тут давно не одна. В США, Китае, Южной Корее и Европе лаборатории и стартапы тестируют 2D-материалы, новые схемы транзисторов, GAA-структуры, компоновку чипов в несколько кристаллов. Российская разработка просто входит в эту же гонку за посткремниевой электроникой, где ценится не разовый красивый результат, а воспроизводимый процесс.

Есть и совсем прикладная сторона. Когда транзисторы уменьшаются, растет риск перегрева, а каждый лишний ватт становится дороже. Поэтому отрасль ищет материалы, которые дадут не только плотность элементов, но и меньшие потери энергии. Если это подтвердится на следующем этапе, такие элементы могут пригодиться не только в процессорах, но и в датчиках, носимой электронике, специализированных микросхемах.

Что мешает довести технологию до чипов

Пока речь идет об отдельных транзисторах, а не о готовой микросхеме. Тут и проходит главная граница. Лабораторный элемент показать можно довольно быстро, а вот серийный процессор требует стабильного выхода годных, контроля дефектов, совместимости с фабриками, повторяемости на больших пластинах. Именно здесь многие перспективные материалы и спотыкаются.

Для массового производства нужно доказать, что технология не разваливается при масштабировании, выдерживает тысячи и миллионы циклов, нормально встраивается в остальные стадии фабричного процесса. В полупроводниковой отрасли это особенно чувствительно: даже мелкие дефекты на атомарном уровне потом превращаются в процент брака и рост цены готового чипа.

И гонка уже идет. В начале 2026 года китайская Shanghai Atomic Technology запустила демонстрационную линию экспериментальных микропроцессоров на основе дисульфида молибдена. На этом фоне российская разработка показывает, что у 2D-электроники нет одного центра силы. И следующий раунд, похоже, будет решаться уже не только в лабораториях, но и на производственных линиях.