De recente technologische doorbraak in China op het gebied van halfgeleiders zonder silicium zorgt voor beroering binnen de wereldwijde technologie-industrie. Traditionele beperkingen van silicium, vooral bij verdere miniaturisatie, lijken door deze innovatie te worden overstegen. Wetenschappers uit Peking presenteren een chip die zowel sneller als energiezuiniger is dan wat tot nu toe haalbaar werd geacht, waarmee het fundament van de huidige informatie-infrastructuur ter discussie wordt gesteld.
Nieuwe materialen stuwen chiptechnologie vooruit
De introductie van bidimensionale halfgeleiders in de chiparchitectuur markeert een revolutionaire wending. Waar silicium als standaardmateriaal begrensd wordt door fysieke limieten bij chips kleiner dan drie nanometer, benutten Chinese onderzoekers nu het bijzondere oxyselenide van bismut (Bi₂O₂Se) als kanaalmateriaal en bismuth selenietoxide (Bi₂SeO₅) voor de transistorgril. Het resultaat: ultradunne lagen met atomair precieze diktes die uitzonderlijk snel en zuiver elektronen geleiden. Daarmee realiseren zij elektronische schakelingen met een energieverbruik dat tot tien procent lager ligt, terwijl de verwerking tot veertig procent sneller verloopt dan de modernste traditionele processoren.
Technologische overstap: van FinFET naar GAAFET
Een tweede innovatie is de architectuur van de transistor zelf. Door over te stappen op de gate-all-around field-effect transistor (GAAFET) met horizontaal georiënteerde kanalen, ontstaat een efficiënter en stabieler ontwerp dan de tot dusver gebruikte FinFET-structuren bij siliciumchips. Elektromobiliteit en stroomsterkte blijven optimaal dankzij een vrijwel ruisloze, gladde interface tussen de materialen, waardoor de elektronenstroom kan worden vergeleken met water dat zonder belemmering door een buis beweegt.
Gevolgen voor productie en bestaande technologie
Een essentiële uitdaging is de transitie naar massaproductie. Hoewel het prototype met bismut-oxyselenide al is geïntegreerd in bestaande elektronische systemen en daarin goed functioneert, vraagt opschaling naar een industrieel niveau nog om verdere optimalisatie. Toch zijn er volgens de ontwikkelaars geen fundamentele obstakels voor brede adoptie, wat het vooruitzicht voor de komende jaren markant verandert.
Geopolitiek en het pad naar technologische onafhankelijkheid
De razendsnelle ontwikkeling van onafhankelijke Chinese chiptechnologie is onlosmakelijk verbonden met wereldwijde geopolitieke spanningen. Beperkingen op export van Amerikaanse processoren en een verbod op buitenlandse besturingssystemen hebben geleid tot een nationale strategie van innovatie en vervanging. Met het succes van technologieën als HarmonyOS en geavanceerde GPU’s voor kunstmatige intelligentie laat China zien dat het steeds minder afhankelijk is van Westerse technologische infrastructuren.
De toekomst van informatietechnologie: een post-silicium tijdperk
De eigenschappen van Bi₂O₂Se bieden een raamwerk waarlangs de grenzen van informatica opnieuw worden getrokken. Waar silicium langzaam de status van 'oud ijzer' krijgt, wordt bismut-oxyselenide met recht het 'nieuwe goud' van de chipindustrie genoemd. De overgang naar een post-silicium tijdperk raakt aan fundamentele vraagstukken als schaalbaarheid, integratie en mondiale machtsverhoudingen.
De inzet van deze technologische vooruitgang is duidelijk: de industrie staat op het punt het vertrouwde silicium los te laten. China toont zich een pionier in het ontwikkelen van alternatieven die niet alleen beter presteren, maar ook antwoorden bieden op een veranderend geopolitiek en technologisch landschap.
