Forskare har utvecklat en ny chip med 41 vertikala lager av halvledare, som kringgår miniatyriseringsbegränsningarna som har stoppat Moores lag. Denna design kan möjliggöra mer hållbar elektronik genom att stapla transistorer uppåt istället för att krympa dem. Innovationen lovar minskad energianvändning i tillverkning och potentiella tillämpningar i vardagliga enheter.
Sedan 1960-talet har Moores lag drivit fram elektronikutvecklingen genom att förutsäga att antalet transistorer på en mikrochip skulle dubblas årligen genom miniatyrisering. Denna trend började dock vackla runt 2010 då fysiska begränsningar hindrade ytterligare krympning och ökade datorkraftens densitet.
Xiaohang Li vid King Abdullah University of Science and Technology i Saudiarabien, tillsammans med kollegor inklusive Thomas Anthopoulos vid University of Manchester i Storbritannien, har pionjärat en lösning: att bygga chip uppåt. Deras design har 41 vertikala lager av två typer av halvledare separerade av isolatorer, vilket skapar en transistorstack cirka 10 gånger högre än tidigare versioner.
För att validera chipet producerade teamet 600 kopior, alla med pålitligt liknande prestanda. De testade några i grundläggande operationer som krävs av datorer och sensordevices, där de stapplade chippen matchade kapaciteten hos traditionella platta designer. Li noterade att tillverkningen av dessa stackar använde mindre energikrävande metoder än standardprocesser.
Anthopoulos betonade praktiska fördelar: "Den nya chippen leder kanske inte nödvändigtvis till nya superdatorer, men om den kunde användas i vanliga enheter som smarta hushållselektronik och bärbara hälsodevices, skulle det minska koldioxidavtrycket i elektronikindustrin samtidigt som det erbjuder mer funktionalitet med varje tillagd lager." Han tillade optimistiskt: "Det finns verkligen inget stopp. Vi kan fortsätta med det. Det är bara en fråga om svett och tårar."
Utmaningar kvarstår, särskilt värmehantering. Muhammad Alam vid Purdue University i Indiana jämförde designen med "att försöka hålla sig sval medan man bär flera parkas samtidigt," eftersom varje lager genererar ytterligare värme. Den nuvarande gränsen är 50°C, som Alam säger behöver en ökning med 30 grader eller mer för verklig livskraft utanför labb. Ändå ser han vertikal tillväxt som den väsentliga vägen framåt för elektronikutveckling.
Forskningen publiceras i Nature Electronics (DOI: 10.1038/s41928-025-01469-0).