Söhbət silikon üçün alternativlərdən gedir.
/ Şəkil Unsplash
Mur qanunu, Dennard qanunu və Coomey qaydası aktuallığını itirir. Səbəblərdən biri silikon tranzistorların texnoloji limitinə yaxınlaşmasıdır. Bu mövzunu ətraflı müzakirə etdik . Bu gün biz gələcəkdə silikonu əvəz edə biləcək və üç qanunun etibarlılığını artıra biləcək materiallardan danışırıq, bu da prosessorların və onlardan istifadə edən hesablama sistemlərinin (o cümlədən məlumat mərkəzlərindəki serverlərin) səmərəliliyinin artırılması deməkdir.
Karbon nanoborular
Karbon nanoborucuqları, divarları monatomik karbon təbəqəsindən ibarət silindrlərdir. Karbon atomlarının radiusu silisiumdan daha kiçikdir, ona görə də nanoboru əsaslı tranzistorlar daha yüksək elektron hərəkətliliyinə və cərəyan sıxlığına malikdir. Nəticədə tranzistorun işləmə sürəti artır və onun enerji istehlakı azalır. By Wisconsin-Madison Universitetinin mühəndisləri məhsuldarlığı beş qat artırır.
Karbon nanoborucuqlarının silikondan daha yaxşı xüsusiyyətlərə malik olması çoxdan məlumdur - ilk belə tranzistorlar ortaya çıxdı. . Ancaq bu yaxınlarda elm adamları kifayət qədər təsirli bir cihaz yaratmaq üçün bir sıra texnoloji məhdudiyyətləri dəf edə bildilər. Üç il əvvəl artıq adı çəkilən Viskonsin Universitetinin fizikləri müasir silisium qurğularından üstün olan nanoboru əsaslı tranzistorun prototipini təqdim etdilər.
Karbon nanoborucuqlarına əsaslanan cihazların tətbiqindən biri çevik elektronikadır. Amma bu günə qədər texnologiya laboratoriyadan kənara çıxmayıb və onun kütləvi şəkildə həyata keçirilməsindən söhbət getmir.
Qrafen nano lentlər
Onlar dar zolaqlardır eni bir neçə onlarla nanometr və gələcəyin tranzistorlarını yaratmaq üçün əsas materiallardan biridir. Qrafen lentinin əsas xüsusiyyəti maqnit sahəsindən istifadə edərək içindən keçən cərəyanı sürətləndirmək qabiliyyətidir. Eyni zamanda, qrafen silisiumdan daha böyük elektrik keçiriciliyi.
Haqqında , qrafen tranzistorlarına əsaslanan prosessorlar terahertsə yaxın tezliklərdə işləyə biləcəklər. Müasir çiplərin işləmə tezliyi 4-5 gigahertz olaraq təyin olundu.
Qrafen tranzistorlarının ilk prototipləri . O vaxtdan mühəndislər onların əsasında cihazların “yığılması” prosesləri. Çox yaxınlarda ilk nəticələr əldə edildi - mart ayında Kembric Universitetinin tərtibatçıları qrupu istehsalına başlamaq haqqında . Mühəndislər bildirirlər ki, yeni qurğu elektron cihazların işini XNUMX dəfə sürətləndirə bilər.
Hafnium dioksid və selenid
Hafnium dioksid mikrosxemlərin istehsalında da istifadə olunur . Bir tranzistor qapısında izolyasiya təbəqəsi etmək üçün istifadə olunur. Lakin bu gün mühəndislər ondan silikon tranzistorların işini optimallaşdırmaq üçün istifadə etməyi təklif edirlər.
/ Şəkil PD
Keçən ilin əvvəlində Stanford alimləri , əgər hafnium dioksidin kristal quruluşu xüsusi bir şəkildə yenidən təşkil edilirsə, o zaman (mühitin elektrik sahəsini ötürmə qabiliyyətinə cavabdehdir) dörd dəfədən çox artacaq. Transistor qapıları yaratarkən belə bir materialdan istifadə etsəniz, təsirini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilərsiniz .
Amerika alimləri də hafnium və sirkonium selenidlərindən istifadə edərək müasir tranzistorların ölçüsünü azaltmaq. Onlar silikon oksid əvəzinə tranzistorlar üçün effektiv izolyator kimi istifadə edilə bilər. Selenidlər yaxşı bir band boşluğu saxlayarkən daha kiçik bir qalınlığa (üç atom) malikdirlər. Bu, tranzistorun enerji istehlakını təyin edən bir göstəricidir. Mühəndislər artıq var hafnium və sirkonium selenidlərinə əsaslanan cihazların bir neçə iş prototipi.
İndi mühəndislər belə tranzistorların birləşdirilməsi problemini həll etməlidirlər - onlar üçün uyğun kiçik kontaktlar hazırlamalıdırlar. Yalnız bundan sonra kütləvi istehsaldan danışmaq mümkün olacaq.
Molibden disulfidi
Molibden sulfid özü xassələrinə görə silisiumdan aşağı olan olduqca zəif yarımkeçiricidir. Lakin Notr-Dam Universitetinin bir qrup fizikləri nazik molibden plyonkalarının (bir atom qalınlığında) unikal xüsusiyyətlərə malik olduğunu aşkar etdilər - onlara əsaslanan tranzistorlar söndürüldükdə cərəyan keçirmir və keçid üçün az enerji tələb olunur. Bu onlara aşağı gərginliklərdə işləməyə imkan verir.
Molibden tranzistorunun prototipi laboratoriyada. Lawrence Berkeley 2016-cı ildə. Cihazın eni cəmi bir nanometrdir. Mühəndislər deyirlər ki, belə tranzistorlar Mur qanununu genişləndirməyə kömək edəcək.
Həmçinin keçən il molibden disulfid tranzistoru Cənubi Koreya universitetinin mühəndisləri. Texnologiyanın OLED displeylərin idarəetmə sxemlərində tətbiq tapacağı gözlənilir. Lakin hələlik belə tranzistorların kütləvi istehsalı haqqında söhbət getmir.
Buna baxmayaraq, Stanforddan olan tədqiqatçılar tranzistorların istehsalı üçün müasir infrastrukturun minimal xərclə “molibden” cihazları ilə işləmək üçün yenidən qurulması. Bu cür layihələrin həyata keçirilməsinin mümkün olub-olmayacağı isə gələcəkdə məlum olacaq.
Telegram kanalımızda yazdıqlarımız:
Mənbə: www.habr.com