Razgovaramo o alternativnim pristupima razvoju poluvodičkih proizvoda.
/ photo Unsplash
Zadnji put o materijalima koji mogu zamijeniti silicijum u proizvodnji tranzistora i proširiti njihove mogućnosti. Danas raspravljamo o alternativnim pristupima razvoju poluvodičkih proizvoda i kako će se oni koristiti u podatkovnim centrima.
Piezoelektrični tranzistori
Takvi uređaji u svojoj strukturi imaju piezoelektrične i piezorezistivne komponente. Prvi pretvara električne impulse u zvučne. Drugi apsorbira ove zvučne valove, komprimira i, shodno tome, otvara ili zatvara tranzistor. Samarij selenid () - zavisno od pritiska bilo kao poluvodič (visoki otpor) ili kao metal.
IBM je bio jedan od prvih koji je uveo koncept piezoelektričnog tranzistora. Inženjeri kompanije su angažovani na razvoju u ovoj oblasti . Njihove kolege iz Nacionalne fizičke laboratorije Velike Britanije, Univerziteta u Edinburgu i Auburnu takođe rade u tom pravcu.
Piezoelektrični tranzistor rasipa znatno manje energije od silicijumskih uređaja. Tehnologija na prvom mestu u malim napravama iz kojih je teško ukloniti toplinu - pametnim telefonima, radio uređajima, radarima.
Piezoelektrični tranzistori mogu naći primenu i u serverskim procesorima za data centre. Tehnologija će povećati energetsku efikasnost hardvera i smanjiti troškove operatera data centara na IT infrastrukturu.
Tunelski tranzistori
Jedan od glavnih izazova za proizvođače poluvodičkih uređaja je dizajn tranzistora koji se mogu prebacivati na niskim naponima. Tunelski tranzistori mogu riješiti ovaj problem. Ovakvim uređajima se upravlja pomoću .
Dakle, kada se primjenjuje vanjski napon, tranzistor se brže prebacuje jer je vjerojatnije da će elektroni prevladati dielektričnu barijeru. Kao rezultat toga, uređaj zahtijeva nekoliko puta manji napon za rad.
Naučnici sa MIPT-a i japanskog Tohoku univerziteta razvijaju tunelske tranzistore. Za to su koristili dvoslojni grafen uređaj koji radi 10-100 puta brže od svojih silikonskih kolega. Prema inženjerima, njihova tehnologija dizajnirati procesore koji će biti dvadeset puta produktivniji od modernih vodećih modela.
/ photo PD
U različito vrijeme, prototipovi tunelskih tranzistora su implementirani koristeći različite materijale - osim grafena, oni su и . Međutim, tehnologija još nije napustila zidove laboratorija, a o masovnoj proizvodnji uređaja na njoj nema govora.
Spin tranzistori
Njihov rad se zasniva na kretanju spinova elektrona. Spinovi se kreću uz pomoć vanjskog magnetskog polja, koje ih poređa u jednom smjeru i formira spinsku struju. Uređaji koji rade sa ovom strujom troše sto puta manje energije od silikonskih tranzistori, i brzinom od milijardu puta u sekundi.
Glavna prednost spin uređaja njihovu svestranost. Kombiniraju funkcije uređaja za pohranu informacija, detektora za čitanje i prekidača za prijenos na druge elemente čipa.
Vjeruje se da je bio pionir koncepta spin tranzistora inženjeri Supriyo Datta i Biswajit Das 1990. godine. Od tada su velike IT kompanije preuzele razvoj u ovoj oblasti, . Međutim, kako inženjera, spin tranzistori su još uvijek daleko od pojavljivanja u potrošačkim proizvodima.
Tranzistori metal-vazduh
U svojoj srži, principi rada i dizajn tranzistora metal-vazduh podsjećaju na tranzistore . Uz neke izuzetke: odvod i izvor novog tranzistora su metalne elektrode. Zatvarač uređaja nalazi se ispod njih i izoliran je oksidnim filmom.
Odvod i izvor su postavljeni na udaljenosti od trideset nanometara jedan od drugog, što omogućava elektronima da slobodno prolaze kroz vazdušni prostor. Do razmjene nabijenih čestica dolazi zbog .
Razvoj tranzistora metal-vazduh tim sa Univerziteta u Melburnu - RMIT. Inženjeri kažu da će tehnologija "udahnuti novi život" Mooreovom zakonu i omogućiti izgradnju čitavih 3D mreža od tranzistora. Proizvođači čipova će moći da prestanu da beskonačno smanjuju tehnološke procese i počnu da stvaraju kompaktne 3D arhitekture.
Prema procjenama programera, radna frekvencija novog tipa tranzistora će premašiti stotine gigaherca. Puštanje tehnologije u mase proširiće mogućnosti računarskih sistema i povećati performanse servera u data centrima.
Tim sada traži investitore za nastavak istraživanja i rješavanje tehnoloških poteškoća. Odvodna i izvorna elektroda se tope pod utjecajem električnog polja - to smanjuje performanse tranzistora. Nedostatak planiraju ispraviti u narednih nekoliko godina. Nakon toga, inženjeri će početi da se pripremaju za izvođenje proizvoda na tržište.
O čemu još pišemo na našem korporativnom blogu:
izvor: www.habr.com