نناقش الطرق البديلة لتطوير منتجات أشباه الموصلات.
/ صورة Unsplash
آخر مرة حول المواد التي يمكن أن تحل محل السيليكون في إنتاج الترانزستورات وتوسيع قدراتها. نناقش اليوم طرقًا بديلة لتطوير منتجات أشباه الموصلات وكيفية استخدامها في مراكز البيانات.
الترانزستورات الكهرضغطية
تحتوي هذه الأجهزة على مكونات كهرضغطية ومقاومة ضغطية في بنيتها. الأول يحول النبضات الكهربائية إلى نبضات صوتية. والثاني يمتص هذه الموجات الصوتية ويضغطها وبالتالي يفتح أو يغلق الترانزستور. سيلينيد السماريوم () - حسب الضغط إما كأشباه الموصلات (مقاومة عالية) أو كمعدن.
كانت شركة IBM من أوائل من قدموا مفهوم الترانزستور الكهرضغطي. ويشارك مهندسو الشركة في التطورات في هذا المجال . ويعمل زملاؤهم من مختبر الفيزياء الوطني في المملكة المتحدة، وجامعة إدنبره، وأوبورن أيضًا في هذا الاتجاه.
يبدد الترانزستور الكهرضغطي طاقة أقل بكثير من أجهزة السيليكون. التكنولوجيا أولا في الأدوات الصغيرة التي يصعب إزالة الحرارة منها - الهواتف الذكية وأجهزة الراديو والرادارات.
يمكن أيضًا أن تجد الترانزستورات الكهرضغطية تطبيقًا في معالجات الخوادم لمراكز البيانات. ستعمل هذه التقنية على زيادة كفاءة استخدام الطاقة للأجهزة وستعمل على تقليل تكاليف مشغلي مراكز البيانات على البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات.
ترانزستورات النفق
أحد التحديات الرئيسية التي تواجه الشركات المصنعة لأجهزة أشباه الموصلات هو تصميم ترانزستورات يمكن تشغيلها بجهد منخفض. يمكن لترانزستورات النفق حل هذه المشكلة. يتم التحكم في هذه الأجهزة باستخدام .
وبالتالي، عند تطبيق جهد خارجي، يتحول الترانزستور بشكل أسرع لأن الإلكترونات أكثر عرضة للتغلب على حاجز العزل الكهربائي. ونتيجة لذلك، يتطلب الجهاز جهدًا أقل عدة مرات لتشغيله.
يقوم علماء من MIPT وجامعة توهوكو اليابانية بتطوير ترانزستورات النفق. لقد استخدموا طبقة مزدوجة من الجرافين جهاز يعمل بشكل أسرع بمعدل 10 إلى 100 مرة من نظرائه من السيليكون. وفقا للمهندسين، التكنولوجيا الخاصة بهم معالجات التصميم التي ستكون أكثر إنتاجية بعشرين مرة من النماذج الرائدة الحديثة.
/ صورة PD
في أوقات مختلفة، تم تنفيذ نماذج أولية لترانزستورات النفق باستخدام مواد مختلفة - بالإضافة إلى الجرافين и . ومع ذلك، فإن التكنولوجيا لم تخرج بعد من جدران المختبرات، ولا يوجد حديث عن إنتاج أجهزة واسعة النطاق تعتمد عليها.
تدور الترانزستورات
يعتمد عملهم على حركة دوران الإلكترون. تتحرك السبينات بمساعدة مجال مغناطيسي خارجي، والذي يأمرها في اتجاه واحد ويشكل تيارًا مغزليًا. تستهلك الأجهزة التي تعمل بهذا التيار طاقة أقل مائة مرة من ترانزستورات السيليكون بمعدل مليار مرة في الثانية.
الميزة الرئيسية لأجهزة الدوران تنوعهم. فهي تجمع بين وظائف جهاز تخزين المعلومات، وكاشف لقراءتها، ومفتاح لنقلها إلى عناصر أخرى من الشريحة.
يُعتقد أنه كان رائدًا في مفهوم الترانزستور المغزلي المهندسان سوبريو داتا وبيسواجيت داس في عام 1990. ومنذ ذلك الحين، بدأت شركات تكنولوجيا المعلومات الكبرى في التطوير في هذا المجال، . ومع ذلك، كيف المهندسين، لا تزال الترانزستورات السبينية بعيدة كل البعد عن الظهور في المنتجات الاستهلاكية.
الترانزستورات المعدنية إلى الهواء
في جوهرها، تذكرنا مبادئ التشغيل وتصميم ترانزستور الهواء المعدني بالترانزستورات . مع بعض الاستثناءات: استنزاف ومصدر الترانزستور الجديد عبارة عن أقطاب كهربائية معدنية. يقع مصراع الجهاز تحتها وهو معزول بفيلم أكسيد.
ويتم وضع المصرف والمصدر على مسافة ثلاثين نانومترًا من بعضهما البعض، مما يسمح للإلكترونات بالمرور بحرية عبر الفضاء الجوي. يحدث تبادل الجزيئات المشحونة بسبب .
تطوير الترانزستورات المعدنية إلى الهواء فريق من جامعة ملبورن - RMIT. ويقول المهندسون إن هذه التكنولوجيا سوف "تبث حياة جديدة" في قانون مور وتجعل من الممكن بناء شبكات ثلاثية الأبعاد كاملة من الترانزستورات. سيكون بمقدور مصنعي الرقائق التوقف عن تقليل العمليات التكنولوجية إلى ما لا نهاية والبدء في إنشاء تصميمات مدمجة ثلاثية الأبعاد.
ووفقا للمطورين، فإن تردد التشغيل للنوع الجديد من الترانزستورات سوف يتجاوز مئات الجيجاهرتز. سيؤدي إطلاق التكنولوجيا للجماهير إلى توسيع قدرات أنظمة الحوسبة وزيادة أداء الخوادم في مراكز البيانات.
يبحث الفريق الآن عن مستثمرين لمواصلة أبحاثهم وحل الصعوبات التكنولوجية. تذوب أقطاب التصريف والمصدر تحت تأثير المجال الكهربائي - وهذا يقلل من أداء الترانزستور. إنهم يخططون لتصحيح النقص في العامين المقبلين. بعد ذلك، سيبدأ المهندسون في الاستعداد لطرح المنتج في السوق.
ماذا نكتب عنه أيضًا في مدونة شركتنا:
المصدر: www.habr.com