ศาสตราจารย์ชาวจีนจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ที่เพิ่งจะพ้นข้อหาเป็น ‘สายลับแดนมังกร’ นำทีมนักวิทยาศาสตร์ค้นพบสุดยอดวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ‘ดีที่สุด’ เท่าที่โลกเคยมีมา โดยมีคุณภาพสูงยิ่งกว่าซิลิคอน (Silicon) ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักที่ใช้ผลิตชิปสำหรับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทั่วโลกในปัจจุบัน
เมื่อเดือนกรกฎาคมที่ผ่านมา ทีมนักวิทยาศาสตร์ MIT ร่วมกับมหาวิทยาลัยฮิวสตันและสถาบันอื่นๆ ได้แถลงผลการวิจัยที่พบว่า ‘คิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์’ (Cubic Boron Arsenide) เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีประสิทธิภาพในด้านการนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดีกว่าซิลิคอน ซึ่งจะเปิดโอกาสไปสู่การคิดค้นและพัฒนาชิปที่มีขนาดเล็กลง และประมวลผลได้เร็วยิ่งขึ้น
โดยหนึ่งในทีมวิจัยนี้ ได้รวมถึงศาสตราจารย์ ‘กัง เฉิน’ (Gang Chen) อดีตหัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลของ MIT ซึ่งเคยถูกกระทรวงยุติธรรมสหรัฐฯ สอบสวนฐานต้องสงสัยว่าเป็นสายลับจีน ก่อนที่จะถูกประกาศพ้นข้อครหาทั้งหมดเมื่อเดือน ม.ค. ปีนี้ เนื่องจากไม่พบหลักฐานด้วย
แม้อาจจะต้องใช้เวลาอีกหลายสิบปีกว่าเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งมีคิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์เป็นองค์ประกอบหลักจะสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ (หากว่าเป็นไปได้) แต่อย่างน้อยการค้นพบนี้ก็ถือเป็นทางเลือกใหม่ที่จะช่วยให้นักวิจัยสามารถก้าวข้ามข้อจำกัดเดิม ๆ และพัฒนาชิปรุ่นใหม่ ๆ ที่ดีขึ้นทั้งในแง่ของประสิทธิภาพ ความเร็ว และขนาดที่เล็กลง อีกทั้งยังถือเป็นบทเรียนสำหรับสหรัฐฯ เองว่า พวกเขาเสี่ยงที่จะพลาดองค์ความรู้ใหม่ๆ หากยังคงใช้นโยบาย ‘ล่าแม่มด’ กับนักวิทยาศาสตร์และผู้เชี่ยวชาญสายเลือดจีนแบบ เฉิน
แม้จะเป็นวัตถุดิบที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมชิป ทว่าซิลิคอนไม่ใช่วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่คุณภาพดีที่สุด เนื่องจากมีปัญหา “โอเวอร์ฮีท” ง่าย และทำให้ชิปและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ จำเป็นที่จะต้องติดตั้งอุปกรณ์ระบายความร้อนราคาแพงตามไปด้วย
งานวิจัยที่เผยแพร่เมื่อเดือน ก.ค. พบว่า คิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์สามารถนำความร้อนได้ดีกว่าซิลิคอนถึง 10 เท่า ขณะที่ศาสตราจารย์ เฉิน ก็ระบุในจดหมายข่าวว่า “ความร้อนถือเป็นอุปสรรคสำคัญสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ” และการค้นพบวัสดุใหม่นี้อาจจะเป็น “ตัวเปลี่ยนเกม”
ผลการศึกษานี้ยังชี้ให้เห็นว่า คิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์มีประสิทธิภาพสูงกว่าซิลิคอนทั้งในแง่ของการนำพาอิเล็กตรอน และหลุมอิเล็กตรอน (Electron Hole) ซึ่งอย่างหลังนี้ถือเป็นหนึ่งในจุดอ่อนสำคัญของซิลิคอน และเป็นตัวจำกัดความเร็วของเซมิคอนดักเตอร์ชิปที่ใช้ซิลิคอนเป็นวัตถุดิบหลัก
นักวิจัยทั่วโลกต่างมุ่งมั่นพัฒนาคอมพิวเตอร์ที่สามารถทำงานได้เร็วขึ้น ทั้งโดยการแสวงหาวัตถุดิบใหม่สำหรับชิป รวมไปถึงการพึ่งพาเทคโนโลยีขั้นสูงอย่าง Quantum Computing และวัสดุอย่างคิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์ก็เป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่จุดประกายความหวังสำหรับการผลิตชิปที่มีขนาดเล็กลง แต่ให้ศักยภาพในการประมวลผลที่เร็วขึ้นกว่าเดิม
อย่างไรก็ตาม MIT ย้ำว่ายังต้องใช้เวลาอีกนานพอสมควรกว่าคิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์จะถูกนำไปใช้งานนอกห้องปฏิบัติการได้ โดยปัจจุบันยังมีการผลิตในปริมาณน้อย อีกทั้งนักวิจัยก็จำเป็นต้องใช้เครื่องมือพิเศษเพื่อศึกษาคุณสมบัติของมัน
