Đại học Bắc Kinh vừa công bố một bước tiến mang tính cách mạng trong lĩnh vực công nghệ chip, với việc phát triển thành công một loại chip không sử dụng silicon, hứa hẹn mạnh hơn 40% và tiết kiệm năng lượng hơn so với các bộ xử lý tiên tiến hiện nay. Đây là một dấu mốc quan trọng trong nỗ lực của Trung Quốc nhằm giảm phụ thuộc vào công nghệ của Mỹ và đẩy mạnh tự chủ trong lĩnh vực công nghệ cao.
Nỗ lực vượt qua lệnh trừng phạt của Mỹ
Trong bối cảnh các lệnh trừng phạt từ Mỹ nhằm hạn chế khả năng tiếp cận công nghệ chip tiên tiến của Trung Quốc, việc phát triển chip không dùng silicon là một bước đi chiến lược. Tương tự như cách mà lệnh cấm Android đã thúc đẩy sự ra đời của HarmonyOS, hệ điều hành tự phát triển của Huawei, Trung Quốc đang tăng cường tự chủ trong phát triển công nghệ chip.
Nước này còn có kế hoạch cấm sử dụng bộ xử lý của Intel và AMD trong các máy tính và máy chủ của chính phủ, đồng thời nỗ lực sản xuất chip hiệu năng cao cho trí tuệ nhân tạo để cạnh tranh với Nvidia, tập đoàn công nghệ về chipset hàng đầu thế giới.
Công nghệ bóng bán dẫn hai chiều
Điểm đặc biệt của con chip này là việc sử dụng vật liệu mới thay thế hoàn toàn silicon. Đại học Bắc Kinh đã phát triển thành công một kiến trúc bóng bán dẫn hai chiều (2D) với chip hoàn toàn không có silicon. Theo nhóm phát triển, con chip mới này có tiềm năng trở thành một trong những con chip mạnh mẽ, hiệu quả và tiết kiệm năng lượng nhất thế giới.
Trong khi chip silicon truyền thống đang dần chạm đến giới hạn vật lý ở kích thước vài nanomet, công nghệ bóng bán dẫn hai chiều của Trung Quốc đã vượt qua những rào cản này. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng bismuth oxyselenide (Bi2O2Se) cho kênh dẫn và bismuth selenite oxide (Bi2SeO5) cho cổng cực, tạo thành chất bán dẫn hai chiều (2D) – các tấm mỏng ở cấp độ nguyên tử với đặc tính điện tử vượt trội.
Ưu điểm của vật liệu mới
Bismuth oxyselenide (Bi2O2Se) sở hữu tốc độ vận chuyển electron cao, ngay cả khi không cần làm mỏng như silicon, đồng thời có khả năng duy trì và kiểm soát năng lượng điện tích hiệu quả hơn. Việc chuyển đổi trạng thái của bóng bán dẫn diễn ra nhanh hơn, giảm nguy cơ quá nhiệt và tối thiểu hóa tổn thất năng lượng. Các electron di chuyển gần như không có điện trở, giống như nước chảy qua một đường ống trơn tru.
Giao diện giữa hai vật liệu mịn hơn, giúp giảm thiểu khiếm khuyết và nhiễu điện. Về mặt kiến trúc, bóng bán dẫn mới này sử dụng cấu trúc hiệu ứng trường cổng bao quanh (GAAFET). Công nghệ GAAFET không hoàn toàn mới và đã được ứng dụng cho chip silicon dưới 5 nanomet. Tuy nhiên, thay vì cấu trúc kênh FinFET truyền thống theo chiều dọc, các kênh trong thiết kế mới này được định vị theo chiều ngang.
Tiềm năng thương mại hóa
Nhóm nghiên cứu tuyên bố con chip mới có thể hoạt động nhanh hơn 40% và tiết kiệm năng lượng hơn 10% so với các kiến trúc chip silicon 3 nanomet tiên tiến nhất hiện nay. Mặc dù đây là thành tựu ở quy mô phòng thí nghiệm, nhóm đã thành công tích hợp chip vào các thiết bị nguyên mẫu, chứng minh khả năng tương thích với các mạch điện tử hiện có.
Điều này mở ra triển vọng cho sản xuất hàng loạt, và các nhà nghiên cứu đang lạc quan nghiên cứu quy trình sản xuất ở quy mô công nghiệp. Dù việc thương mại hóa có thể mất vài năm, sự đổi mới này cho thấy nỗ lực mạnh mẽ của Trung Quốc nhằm giảm phụ thuộc vào công nghệ Mỹ và có khả năng vượt qua những giới hạn của công nghệ silicon truyền thống, mở ra một chương mới cho lịch sử điện toán.
Kết luận
Sự phát triển của chip không dùng silicon từ Đại học Bắc Kinh là một bước tiến quan trọng trong cuộc cách mạng công nghệ của Trung Quốc. Với khả năng vượt trội về hiệu suất và tiết kiệm năng lượng, con chip này không chỉ giúp Trung Quốc giảm phụ thuộc vào công nghệ của Mỹ mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực công nghệ cao. Để theo dõi thêm các tin tức công nghệ mới nhất, hãy tiếp tục theo dõi COCC-EDU-VN.
Tài liệu tham khảo
- Đại học Bắc Kinh. (2025). “Phát triển chip không dùng silicon”. [link]
- DanTri. (2025). “Trung Quốc trên đà cách mạng công nghệ với chip không dùng silicon”.
