Абмяркоўваем альтэрнатывы падыходы да распрацоўкі паўправадніковых вырабаў.
/ фота Unsplash
Мінулым разам аб матэрыялах, якія могуць замяніць крэмній у вытворчасці транзістараў і пашырыць іх магчымасці. Сёння абмяркоўваем альтэрнатыўныя падыходы да распрацоўкі паўправадніковых вырабаў і якое прымяненне яны знойдуць у дата-цэнтрах.
П'езаэлектрычныя транзістары
Такія прылады маюць у сваёй структуры п'езаэлектрычны і п'езарэзістыўны кампаненты. Першы пераўтворыць электрычныя імпульсы ў гукавыя. Другі - паглынае гэтыя гукавыя хвалі, сціскаецца і, адпаведна, адкрывае або закрывае транзістар. У якасці п'езарэзістыўнага рэчыва выкарыстоўваецца селенід самарыя.) - у залежнасці ад ціску ці як паўправаднік (з высокім супрацівам), ці як метал.
Аднымі з першых канцэпцыю п'езаэлектрычнага транзістара прадставілі ў IBM. Інжынеры кампаніі займаюцца распрацоўкамі ў гэтай галіне . Таксама ў гэтым напрамку працуюць іх калегі з Нацыянальнай фізічнай лабараторыі Вялікабрытаніі, універсітэта Эдынбурга і Оберна.
П'езаэлектрычны транзістар рассейвае значна меншую колькасць энергіі, чым крамянёвыя прылады. У першую чаргу тэхналогію у невялікіх гаджэтах, ад якіх складана адводзіць цяпло - смартфонах, радыёпрыборах, радарах.
Таксама п'езаэлектрычныя транзістары могуць знайсці ўжыванне ў серверных працэсарах для дата-цэнтраў. Тэхналогія павысіць энергаэфектыўнасць апаратнага забеспячэння і дасць магчымасць скараціць выдаткі аператараў ЦАД на ІТ-інфраструктуру.
Тунэльныя транзістары
Адной з галоўных задач вытворцаў паўправадніковых прылад з'яўляецца праектаванне транзістараў, якія можна перамыкаць малымі высілкамі. Вырашыць яе здольныя тунэльныя транзістары. Такія прылады кіруюцца з дапамогай .
Такім чынам, пры накладанні знешняй напругі пераключэнне транзістара адбываецца хутчэй, бо электроны з большай верагоднасцю пераадольваюць дыэлектрычны бар'ер. У выніку прыладзе патрабуецца ў некалькі разоў меншая напруга для працы.
Распрацоўкай тунэльных транзістараў займаюцца навукоўцы з МФТІ і японскага ўніверсітэта Тохоку. Яны выкарыстоўвалі двухслаёвы графен, каб прылада, якое працуе ў 10-100 разоў хутчэй крамянёвых аналагаў. Па словах інжынераў, іх тэхналогія спраектаваць працэсары, якія будуць у дваццаць разоў прадукцыйней сучасных флагманскіх мадэляў.
/ фота PD
У розны час прататыпы тунэльных транзістараў рэалізоўваліся з выкарыстаннем розных матэрыялаў - акрамя графена, імі былі. и . Аднак тэхналогія да гэтага часу не пакінула сцены лабараторый, і аб маштабнай вытворчасці прылад на яе аснове гаворкі не ідзе.
Спінавыя транзістары
Іх праца заснавана на перасоўванні спіной электронаў. Рухаюцца спіны з дапамогай вонкавага магнітнага поля, які парадкуе іх у адным кірунку і што фармуе спінавы ток. Прылады, якія працуюць з такім токам, спажываюць у сто разоў менш энергіі, чым крамянёвыя транзістары, і з хуткасцю мільярд разоў у секунду.
Галоўнай добрай якасцю спінавых прыбораў іх шматфункцыянальнасць. Яны сумяшчаюць функцыі назапашвальніка інфармацыі, дэтэктара для яе счытвання і камутатара для яе перадачы іншым элементам чыпа.
Лічыцца, што першымі канцэпцыю спінавай транзістара інжынеры Супрыё Датта (Supriyo Datta) і Бісваджыт Дас (Biswajit Das) у 1990 годзе. З тых часоў распрацоўкамі ў гэтай вобласці заняліся буйныя ІТ-кампаніі, . Аднак, як інжынеры, спінавыя транзістары яшчэ няхутка з'явяцца ў спажывецкіх прадуктах.
Метал-паветраныя транзістары
Па сваёй сутнасці прынцыпы працы і канструкцыя метал-паветранага транзістара нагадвае транзістары. . За некаторымі выключэннямі: сцёкам і вытокам новага транзістара з'яўляюцца металічныя электроды. Засаўка прылады размешчаны пад імі і заізаляваны аксіднай плёнкай.
Сцёк і выток устаноўлены адзін ад аднаго на адлегласці трыццаці нанаметраў, што дазваляе электронам свабодна праходзіць скрозь паветраную прастору. Абмен зараджанымі часціцамі адбываецца за кошт .
Распрацоўкай метал-паветраных транзістараў каманда з універсітэта ў Мельбурне - RMIT. Інжынеры кажуць, што тэхналогія "удыхне новае жыццё" у закон Мура і дазволіць будаваць цэлыя 3D-сеткі з транзістараў. Вытворцы чыпаў змогуць перастаць займацца бясконцым памяншэннем тэхпрацэсаў і зоймуцца фармаваннем кампактных 3D-архітэктур.
Паводле ацэнак распрацоўшчыкаў, працоўная частата транзістараў новага тыпу перавысіць сотні гігагерц. Вынахад тэхналогіі ў масы пашырыць магчымасці вылічальных сістэм і павялічыць прадукцыйнасць сервераў у дата-цэнтрах.
Цяпер каманда шукае інвестараў, каб прадоўжыць свае даследаванні і дазволіць тэхналагічныя складанасці. Электроды сцёку і вытокі плавяцца пад уздзеяннем электрычнага поля - гэта зніжае прадукцыйнасць транзістара. Недахоп плануюць паправіць у найбліжэйшыя пару гадоў. Пасля гэтага інжынеры пачнуць падрыхтоўку да высновы прадукта на рынак.
Пра што яшчэ мы пішам у нашым карпаратыўным блогу:
Крыніца: habr.com