Diskutujeme alternativní přístupy k vývoji polovodičových produktů.
/ foto Unsplash
Naposledy o materiálech, které mohou nahradit křemík při výrobě tranzistorů a rozšířit jejich možnosti. Dnes diskutujeme o alternativních přístupech k vývoji polovodičových produktů a jejich využití v datových centrech.
Piezoelektrické tranzistory
Taková zařízení mají ve své struktuře piezoelektrické a piezorezistivní komponenty. První převádí elektrické impulsy na zvukové impulsy. Druhý pohlcuje tyto zvukové vlny, stlačuje a podle toho tranzistor otevírá nebo zavírá. selenid samaria () - v závislosti na tlaku buď jako polovodič (vysoký odpor) nebo jako kov.
IBM jako jedna z prvních představila koncept piezoelektrického tranzistoru. Inženýři společnosti se zabývají vývojem v této oblasti . Tímto směrem pracují i jejich kolegové z UK National Physical Laboratory, University of Edinburgh a Auburn.
Piezoelektrický tranzistor rozptyluje podstatně méně energie než křemíková zařízení. Technologie na prvním místě v malých gadgetech, ze kterých je obtížné odstranit teplo - smartphony, rádiová zařízení, radary.
Piezoelektrické tranzistory mohou také najít uplatnění v serverových procesorech pro datová centra. Technologie zvýší energetickou účinnost hardwaru a sníží náklady provozovatelů datových center na IT infrastrukturu.
Tunelové tranzistory
Jednou z hlavních výzev pro výrobce polovodičových součástek je navrhnout tranzistory, které lze spínat při nízkém napětí. Tento problém mohou vyřešit tunelové tranzistory. Taková zařízení se ovládají pomocí .
Když je tedy aplikováno vnější napětí, tranzistor spíná rychleji, protože elektrony s větší pravděpodobností překonávají dielektrickou bariéru. Výsledkem je, že zařízení vyžaduje k provozu několikanásobně menší napětí.
Vědci z MIPT a japonské univerzity Tohoku vyvíjejí tunelové tranzistory. Použili k tomu dvouvrstvý grafen zařízení, které funguje 10–100krát rychleji než jeho křemíkové protějšky. Podle inženýrů jejich technologie designové procesory, které budou dvacetkrát produktivnější než moderní vlajkové modely.
/ foto PD
V různých dobách byly prototypy tunelových tranzistorů realizovány s použitím různých materiálů - kromě grafenu to byly и . Technologie však ještě neopustila stěny laboratoří a o velkovýrobě přístrojů na jejím základě se nemluví.
Spinové tranzistory
Jejich práce je založena na pohybu spinů elektronů. Spiny se pohybují pomocí vnějšího magnetického pole, které je uspořádá jedním směrem a vytvoří spinový proud. Zařízení pracující s tímto proudem spotřebují stokrát méně energie než křemíkové tranzistory a rychlostí miliardkrát za sekundu.
Hlavní výhoda spinových zařízení jejich všestrannost. Kombinují funkce zařízení pro ukládání informací, detektoru pro jejich čtení a přepínače pro jejich přenos do dalších prvků čipu.
Předpokládá se, že byl průkopníkem konceptu spinového tranzistoru inženýři Supriyo Datta a Biswajit Das v roce 1990. Od té doby se velké IT společnosti pustily do vývoje v této oblasti, . Nicméně, jak inženýři, spinové tranzistory jsou stále ještě daleko od toho, aby se objevily ve spotřebitelských produktech.
Tranzistory metal-to-air
Principy činnosti a konstrukce tranzistoru kov-vzduch ve své podstatě připomínají tranzistory . Až na výjimky: svodem a zdrojem nového tranzistoru jsou kovové elektrody. Závěrka zařízení je umístěna pod nimi a je izolována oxidovým filmem.
Drén a zdroj jsou od sebe nastaveny ve vzdálenosti třiceti nanometrů, což umožňuje elektronům volně procházet vzdušným prostorem. K výměně nabitých částic dochází v důsledku .
Vývoj tranzistorů kov-vzduch tým z University of Melbourne - RMIT. Inženýři tvrdí, že tato technologie „vdechne nový život“ Moorovu zákonu a umožní vybudovat celé 3D sítě z tranzistorů. Výrobci čipů budou moci přestat s nekonečným omezováním technologických procesů a začít vytvářet kompaktní 3D architektury.
Podle vývojářů bude pracovní frekvence nového typu tranzistorů přesahovat stovky gigahertzů. Uvolnění technologie pro masy rozšíří možnosti výpočetních systémů a zvýší výkon serverů v datových centrech.
Tým nyní hledá investory, aby pokračovali ve výzkumu a vyřešili technologické potíže. Svodová a zdrojová elektroda se vlivem elektrického pole taví - to snižuje výkon tranzistoru. V příštích několika letech plánují nedostatek napravit. Poté se inženýři začnou připravovat na uvedení produktu na trh.
O čem dále píšeme na našem firemním blogu:
Zdroj: www.habr.com