Un team di ricerca cinese ha annunciato recentemente di avere prodotto uno speciale semiconduttore, finora unico: un wafer monocristallino continuo di MoS2 (disolfuro di molibdeno) da 6 pollici, attraverso una nuova tecnica di crescita epitassiale controllata, che consiste nel deporre un sottile strato di materiale cristallino su un substrato anch'esso cristallino.

L'annuncio ha destato particolare interesse tra gli addetti ai lavori perché, se industrializzato, il processo potrebbe rappresentare una rivoluzione pari a quella generata, all'inizio degli anni 60 del secolo scorso, dall'impiego del silicio nella produzione di microprocessori, quando un materiale da laboratorio è diventato una piattaforma industriale.

Da allora, l’economia digitale globale si è sviluppata attorno al silicio. L’intera architettura dei microprocessori, dai chip per data center ai sistemi di controllo per veicoli elettrici, si basa sulla miniaturizzazione dei transistor mantenendo prestazioni e stabilità.

Questo modello si è avvicinato ormai a un limite fisico: nella miniaturizzazione spinta, sotto i 5 nanometri, emergono effetti di quantum tunneling, per cui gli elettroni attraversano barriere isolanti causando dispersione di corrente, perdita di efficienza energetica e instabilità. Ridurre le dimensioni non migliora più automaticamente le prestazioni.

Sono entrati così in gioco i semiconduttori bidimensionali come il disolfuro di molibdeno (MoS2). A differenza del silicio, che richiede uno spessore minimo per mantenere proprietà elettroniche stabili, il MoS2 è atomicamente più sottile (circa 0,65 nm) e presenta un bandgap diretto che consente una migliore modulazione del flusso di elettroni e riduce le correnti di leakage.

Il risultato sono transistor più efficienti dal punto di vista energetico, meno soggetti a surriscaldamento e potenzialmente più veloci, oltre che integrabili in architetture tridimensionali monolitiche. Tuttavia i materiali bidimensionali (2D) potevano essere prodotti in laboratorio tramite tecniche come la Chemical Vapor Deposition (CVD), ma solo su superfici molto piccole e con difetti cristallini incompatibili con applicazioni avanzate.

Anche la tecnologia scalabile come la Metal Organic CVD (MOCVD) permettevano la produzione su larga scala, ma introducevano discontinuità nella struttura cristallina (grain boundaries) causando scattering elettronico e perdita di mobilità.

Il wafer prodotto dal team cinese promette di superare questo nodo critico grazie al processo di crescita epitassiale controllata, che garantisce maggiore controllo della densità di nucleazione, allineamento reticolare uniforme, drastica riduzione dei difetti cristallini e mobilità elettronica stabile su scala wafer.

Le implicazioni sono rilevanti per processori per intelligenza artificiale, data center ad alta efficienza energetica, inverter per veicoli elettrici, sistemi di gestione per celle a combustibile ed elettronica di potenza per reti intelligenti. In questi ambiti, l’integrazione di logica e switching su materiali bidimensionali potrebbe ridurre drasticamente le perdite energetiche e aumentare la densità computazionale, temi che incrociano direttamente le traiettorie industriali nel lavoro su AI ed energia.

E qui emerge anche la dimensione geopolitica della nuova tecnologia. Le attuali restrizioni occidentali si concentrano su strumenti ottimizzati per il silicio, come la litografia Euv. Ma se il paradigma si sposta verso nuovi materiali compatibili con architetture diverse, parte di questo vantaggio rischia di diventare meno determinante. Spinta dalle sanzioni, la Cina non sta semplicemente cercando di recuperare terreno lungo la stessa traiettoria tecnologica ma sta ridefinendo le regole del gioco.

+Per l’Europa il rischio è duplice, rimanere legata a infrastrutture costruite attorno a tecnologie mature e rinunciare a partecipare allo sviluppo del prossimo paradigma. La risposta non può essere il disaccoppiamento, ma un aumento deciso degli investimenti in R&S accompagnato da forme selettive di cooperazione internazionale con la Cina. La prossima rivoluzione elettronica potrebbe non essere basata sul silicio. (riproduzione riservata) 

* Imprenditore e docente a contratto presso la LIUC di Castellanza di Economia e Finanza Cinese e M&A, fondatore di Jesa Capital e di diverse imprese in Cina e in Europa. Dal 1990 vive a Shanghai