随着集成电路可容纳的晶体管数目逼近极限，芯片制造商开始寻求「向上发展」，堆栈晶体管与半导体组件，类似将平房变为摩天大楼，却遭遇到限制，堆栈芯片时，每层都须以基板作为支架，这会减慢传输效率。如今麻省理工学院（MIT）的研究团队，可望打破此一局限。
根据MIT工程师近期在《自然》期刊发布的研究，他们发现了一种制作了多层芯片的方法，不需要硅晶圆基板，即可交替堆栈高品质的半导体材料层，且能在够低的温度下运作，以保护底层电路。
在2023年，该团队开发出一种在非晶质表面，生长高品质2D半导体材料（如过渡金属二硫属化物，TMD）的方法。TMD被视为硅的接班人，适合制作更小、更高性能的晶体管。然而，该方法需在约摄氏900度的高温下进行，可能损坏底层电路。
为解决此一问题，团队利用冶金学概念，实现了在低至摄氏380度下的单晶TMD生长。他们在硅晶圆的二氧化硅薄膜的开口处沉积种子，成功降低成核所需能量，保护底层电路。
研究人员进一步利用这种新方法制作出多层芯片，交替堆栈两种不同的TMD层，分别是二硫化钼（适用于n型晶体管）与二硒化钨（适用于p型晶体管），且不需要硅中介层。
研究团队预期，这种方法能运用于建构人工智能（AI）硬件，例如通过在笔记型电脑或穿戴式设备中堆栈芯片，这些芯片的速度和运算能力可媲美当今的超级电脑，且能保存与数据中心相当的大量数据。
研究主持人、MIT机械工程副教授金智焕（Jeehwan Kim，音译），「这项突破为半导体产业开辟了巨大的潜力，能够在没有传统限制的情况下堆栈芯片」，「这可能使人工智能、逻辑与内存应用的运算能力提升数个量级。」