Estem parlant d'alternatives al silici.
/ foto Unsplash
La llei de Moore, la llei de Dennard i la regla de Coomey estan perdent rellevància. Una de les raons és que els transistors de silici s'acosten al seu límit tecnològic. Hem tractat aquest tema amb detall . Avui parlem de materials que en un futur poden substituir el silici i ampliar la vigència de les tres lleis, la qual cosa suposa augmentar l'eficiència dels processadors i dels sistemes informàtics que els utilitzen (inclosos els servidors dels centres de dades).
Nanotubs de carboni
Els nanotubs de carboni són cilindres les parets dels quals consisteixen en una capa monoatòmica de carboni. El radi dels àtoms de carboni és més petit que el del silici, de manera que els transistors basats en nanotubs tenen una major mobilitat d'electrons i densitat de corrent. Com a resultat, la velocitat de funcionament del transistor augmenta i el seu consum d'energia disminueix. Per enginyers de la Universitat de Wisconsin-Madison, la productivitat es multiplica per cinc.
El fet que els nanotubs de carboni tinguin millors característiques que el silici es coneix des de fa molt de temps: van aparèixer els primers transistors d'aquest tipus . Però només recentment els científics han aconseguit superar una sèrie de limitacions tecnològiques per tal de crear un dispositiu prou eficaç. Fa tres anys, els físics de la ja esmentada Universitat de Wisconsin van presentar un prototip de transistor basat en nanotubs, que superava els dispositius moderns de silici.
Una aplicació dels dispositius basats en nanotubs de carboni és l'electrònica flexible. Però fins ara la tecnologia no ha anat més enllà del laboratori i no es parla de la seva implantació massiva.
Nanobossos de grafè
Són tires estretes diverses desenes de nanòmetres d'amplada i un dels principals materials per crear transistors del futur. La propietat principal de la cinta de grafè és la capacitat d'accelerar el corrent que la travessa mitjançant un camp magnètic. Al mateix temps, grafè major conductivitat elèctrica que el silici.
En , els processadors basats en transistors de grafè podran funcionar a freqüències properes als terahertz. Mentre que la freqüència de funcionament dels xips moderns s'estableix en 4-5 gigahertz.
Els primers prototips de transistors de grafè . Des de llavors enginyers processos de “muntatge” de dispositius basats en ells. Molt recentment, es van obtenir els primers resultats: un equip de desenvolupadors de la Universitat de Cambridge al març sobre el llançament en producció . Els enginyers diuen que el nou dispositiu pot accelerar deu vegades el funcionament dels dispositius electrònics.
Diòxid d'hafni i selenur
El diòxid d'hafni també s'utilitza en la producció de microcircuits . S'utilitza per fer una capa aïllant sobre una porta de transistor. Però avui els enginyers proposen utilitzar-lo per optimitzar el funcionament dels transistors de silici.
/ foto PD
A principis de l'any passat, científics de Stanford , que si l'estructura cristal·lina del diòxid d'hafni es reorganitza d'una manera especial, llavors (responsable de la capacitat del medi per transmetre un camp elèctric) augmentarà més de quatre vegades. Si utilitzeu aquest material en crear portes de transistors, podeu reduir significativament la influència .
També científics nord-americans reduir la mida dels transistors moderns utilitzant selenurs d'hafni i zirconi. Es poden utilitzar com a aïllant eficaç per als transistors en lloc de l'òxid de silici. Els selenurs tenen un gruix significativament menor (tres àtoms), mantenint un bon interval de banda. Aquest és un indicador que determina el consum d'energia del transistor. Els enginyers ja ho han fet diversos prototips de treball de dispositius basats en selenurs d'hafni i zirconi.
Ara els enginyers han de resoldre el problema de connectar aquests transistors, per desenvolupar petits contactes adequats per a ells. Només després d'això es podrà parlar de producció en massa.
Disulfur de molibdè
El sulfur de molibdè en si és un semiconductor bastant pobre, que té propietats inferiors al silici. Però un grup de físics de la Universitat de Notre Dame va descobrir que les pel·lícules primes de molibdè (un àtom de gruix) tenen propietats úniques: els transistors basats en elles no passen corrent quan estan apagats i requereixen poca energia per canviar. Això els permet funcionar a baixes tensions.
Prototip de transistor de molibdè al laboratori. Lawrence Berkeley el 2016. El dispositiu només té un nanòmetre d'amplada. Els enginyers diuen que aquests transistors ajudaran a ampliar la llei de Moore.
També transistor de bisulfur de molibdè l'any passat enginyers d'una universitat de Corea del Sud. S'espera que la tecnologia trobi aplicació en circuits de control de pantalles OLED. Tanmateix, encara no es parla de la producció en massa d'aquests transistors.
Malgrat això, investigadors de Stanford que la infraestructura moderna per a la producció de transistors es pot reconstruir per funcionar amb dispositius de "molibdè" a un cost mínim. Queda per veure si serà possible implementar aquests projectes en el futur.
Què escrivim al nostre canal de Telegram:
Font: www.habr.com