Nexstrom, 2D yarı iletkenleri çip üretimine taşıyor

Çip üreticileri, daha yüksek performans elde etmek için yıllardır silikon transistörleri küçültüyor ve aynı yüzeye daha fazla transistör sığdırıyor. Ancak boyutlar küçüldükçe elektron akışını kontrol etmek zorlaşıyor. Bu durum, akım sızıntısı, güç kaybı ve ısınma gibi sorunları daha da belirgin hâle getiriyor.

Singapur merkezli yarı iletken girişimi Nexstrom, bu sınırlamayı aşmak için silikonun yerine iki boyutlu malzemeleri kullanmayı hedefliyor. Şirket, geçiş metali dikalkojenitleri (TMD) olarak adlandırılan malzemeleri doğrudan çip üretiminde kullanılan wafer’ların üzerine büyütecek ekipman ve üretim süreçleri geliştiriyor.

Hedef, malzemeyi laboratuvardan fabrikaya taşımak

TMD’ler teknik olarak tamamen iki boyutlu değil. Ancak yalnızca birkaç atom katmanı kalınlığında olmaları nedeniyle, son derece ince yapılarıyla bilinen geniş 2D malzeme ailesi içinde değerlendiriliyor. Bu incelik, daha küçük transistörler üretmek isteyen çip üreticilerinin ilgisini çekiyor.

Nexstrom’un North Star adını verdiği sistemi, TMD malzemelerini ticari üretimde yaygın olarak kullanılan 300 milimetrelik, yani 12 inçlik wafer’lar üzerinde doğrudan büyütmek üzere tasarlandı. Şirketin asıl hedefi yalnızca laboratuvar ortamında küçük ve kaliteli örnekler üretmek değil, aynı işlemi büyük wafer’lar boyunca tutarlı biçimde gerçekleştirebilmek.

Bu ayrım, 2D yarı iletkenlerin geleceği açısından kritik. Laboratuvarlarda küçük ölçekte yüksek kaliteli malzeme üretilebilse de çip fabrikalarının ihtiyaç duyduğu geniş yüzeylerde aynı kaliteyi korumak çok daha zor. Nexstrom, çalışmalarını tam olarak bu ölçekleme sorununa odaklıyor.

Sektördeki büyük oyuncular da 2D malzemeleri araştırıyor

Nexstrom, 2D yarı iletkenlerin çipleri daha da küçültme potansiyelini inceleyen tek şirket değil. TSMC, Intel ve Belçika merkezli IMEC, bu malzemeleri transistörlere entegre etmenin yolları üzerinde çalışıyor. AIXTRON ve CDimension gibi ekipman ve malzeme şirketleriyle birlikte çeşitli girişimler de üretim zincirinin farklı aşamalarına çözüm geliştirmeye çalışıyor.

TSMC, ASML ve IMEC, 2D malzemeler kullanan transistörlerin 300 milimetrelik wafer’larla yürütülen bir entegrasyon sürecinde kullanılabileceğini daha önce gösterdi. Bu çalışmalar, teknolojinin yalnızca akademik araştırma konusu olmaktan çıkıp mevcut çip üretim altyapısıyla birlikte değerlendirilmeye başlandığını gösteriyor. Yine de malzemelerin wafer’ın tamamında düzenli biçimde büyütülmesi ve üretim kalitesinin sabit tutulması çözülmesi gereken temel sorunlar arasında yer alıyor.

Nexstrom’un finansmanı ve üretim planı

Xora Innovation tarafından kuluçkaya alınan Nexstrom, 22 Eylül’de 12 milyon dolarlık tohum yatırım turunu tamamladığını açıkladı. Tura Xora’nın yanı sıra Foothill Ventures ve SEEDS de katıldı. Şirketin bugüne kadar topladığı toplam yatırım 15 milyon dolara ulaştı.

Girişim, TSMC, Samsung veya Intel gibi üreticilerle doğrudan rekabet etmek yerine teknolojisini bu şirketlere satmayı ya da onlarla ortak çalışmayı planlıyor. Nexstrom, sektördeki bazı şirketlerin wafer ve malzeme örneklerini test ettiğini belirtiyor ancak bu şirketlerin isimlerini paylaşmıyor.

Şirketin kurucu ortağı ve baş bilim insanı Lance Li, daha önce TSMC’de silikon sonrası elektronik araştırmalarını yönetti. Li, 2D malzemeler üzerinde 2012’den beri çalışıyor. CEO Phoebe Tan ise 12 inçlik sistemin kurulduğunu ve bu sistemle wafer üzerinde malzeme sonuçları elde edildiğini belirtiyor. Nexstrom ayrıca üretim çalışmalarını 2 inçten 6 inçe kadar kademeli olarak büyüttüğünü söylüyor.

Yapay zekâ veri merkezlerine yönelik talebin bileşen arzı üzerindeki baskıyı artırdığı bir dönemde, daha küçük ve daha verimli transistörlere duyulan ihtiyaç büyüyor. Nexstrom’un yaklaşımının ticari karşılığı ise yalnızca TMD’lerin teorik avantajlarına değil, bu malzemelerin büyük wafer’lar üzerinde istikrarlı, tekrarlanabilir ve üretim hatlarına uygun biçimde hazırlanabilmesine bağlı olacak.