Rydym yn sôn am ddewisiadau amgen ar gyfer silicon.
/ llun Unsplash
Mae Cyfraith Moore, Cyfraith Dennard a Rheol Coomey yn colli perthnasedd. Un rheswm yw bod transistorau silicon yn agosáu at eu terfyn technolegol. Buom yn trafod y pwnc hwn yn fanwl . Heddiw, rydym yn sôn am ddeunyddiau a all yn y dyfodol ddisodli silicon ac ymestyn dilysrwydd y tair deddf, sy'n golygu cynyddu effeithlonrwydd proseswyr a'r systemau cyfrifiadurol sy'n eu defnyddio (gan gynnwys gweinyddwyr mewn canolfannau data).
Nanotiwbiau carbon
Silindrau yw nanotiwbiau carbon y mae eu waliau yn cynnwys haen fonatomig o garbon. Mae radiws atomau carbon yn llai na radiws silicon, felly mae gan transistorau sy'n seiliedig ar nanotiwb symudedd electronau uwch a dwysedd cerrynt uwch. O ganlyniad, mae cyflymder gweithredu'r transistor yn cynyddu ac mae ei ddefnydd pŵer yn lleihau. Gan peirianwyr o Brifysgol Wisconsin-Madison, mae cynhyrchiant yn cynyddu bum gwaith.
Mae'r ffaith bod gan nanotiwbiau carbon nodweddion gwell na silicon wedi bod yn hysbys ers amser maith - ymddangosodd y transistorau cyntaf o'r fath . Ond dim ond yn ddiweddar y mae gwyddonwyr wedi llwyddo i oresgyn nifer o gyfyngiadau technolegol er mwyn creu dyfais ddigon effeithiol. Dair blynedd yn ôl, cyflwynodd ffisegwyr o Brifysgol Wisconsin y soniwyd amdano eisoes brototeip o transistor seiliedig ar nanotiwb, a berfformiodd yn well na dyfeisiau silicon modern.
Un cymhwysiad o ddyfeisiadau sy'n seiliedig ar nanotiwbiau carbon yw electroneg hyblyg. Ond hyd yn hyn nid yw'r dechnoleg wedi mynd y tu hwnt i'r labordy ac nid oes sôn am ei weithrediad torfol.
Graffen nanoribbons
Stribedi cul ydyn nhw sawl degau o nanometrau o led a un o'r prif ddeunyddiau ar gyfer creu transistorau y dyfodol. Prif eiddo tâp graphene yw'r gallu i gyflymu'r cerrynt sy'n llifo trwyddo gan ddefnyddio maes magnetig. Ar yr un pryd, graphene dargludedd trydanol mwy na silicon.
Ar , bydd proseswyr sy'n seiliedig ar transistorau graphene yn gallu gweithredu ar amleddau sy'n agos at terahertz. Tra bod amlder gweithredu sglodion modern wedi'i osod ar 4-5 gigahertz.
Y prototeipiau cyntaf o transistorau graphene . Ers hynny peirianwyr prosesau “cydosod” dyfeisiau yn seiliedig arnynt. Yn ddiweddar iawn, cafwyd y canlyniadau cyntaf - tîm o ddatblygwyr o Brifysgol Caergrawnt ym mis Mawrth am lansio i gynhyrchu . Dywed peirianwyr y gall y ddyfais newydd gyflymu gweithrediad dyfeisiau electronig ddeg gwaith.
Hafnium deuocsid a selenid
Defnyddir Hafnium deuocsid hefyd wrth gynhyrchu microcircuits . Fe'i defnyddir i wneud haen insiwleiddio ar giât transistor. Ond heddiw mae peirianwyr yn bwriadu ei ddefnyddio i wneud y gorau o weithrediad transistorau silicon.
/ llun PD
Yn gynnar y llynedd, gwyddonwyr o Stanford , os yw strwythur grisial hafnium deuocsid yn cael ei ad-drefnu mewn ffordd arbennig, yna mae'n (sy'n gyfrifol am allu'r cyfrwng i drosglwyddo maes trydan) yn cynyddu fwy na phedair gwaith. Os ydych chi'n defnyddio deunydd o'r fath wrth greu gatiau transistor, gallwch leihau'r dylanwad yn sylweddol .
Gwyddonwyr Americanaidd hefyd lleihau maint y transistorau modern gan ddefnyddio hafnium a zirconium selenides. Gellir eu defnyddio fel ynysydd effeithiol ar gyfer transistorau yn lle silicon ocsid. Mae gan selenidau drwch llawer llai (tri atom) tra'n cynnal bwlch band da. Mae hwn yn ddangosydd sy'n pennu defnydd pŵer y transistor. Mae peirianwyr eisoes wedi sawl prototeip gweithredol o ddyfeisiadau yn seiliedig ar hafnium a zirconium selenides.
Nawr mae angen i beirianwyr ddatrys y broblem o gysylltu transistorau o'r fath - i ddatblygu cysylltiadau bach priodol ar eu cyfer. Dim ond ar ôl hyn y bydd yn bosibl siarad am gynhyrchu màs.
disulfide molybdenwm
Mae sylffid molybdenwm ei hun yn lled-ddargludydd eithaf gwael, sy'n israddol mewn eiddo i silicon. Ond darganfu grŵp o ffisegwyr o Brifysgol Notre Dame fod gan ffilmiau molybdenwm tenau (un atom o drwch) briodweddau unigryw - nid yw transistorau sy'n seiliedig arnynt yn pasio cerrynt pan fyddant wedi'u diffodd ac nad oes angen llawer o egni i'w newid. Mae hyn yn caniatáu iddynt weithredu ar folteddau isel.
Prototeip transistor molybdenwm yn y labordy. Lawrence Berkeley yn 2016. Dim ond un nanomedr o led yw'r ddyfais. Dywed peirianwyr y bydd transistorau o'r fath yn helpu i ymestyn Cyfraith Moore.
Hefyd transistor disulfide molybdenwm y llynedd peirianwyr o brifysgol yn Ne Corea. Disgwylir i'r dechnoleg ddod o hyd i gymhwysiad mewn cylchedau rheoli arddangosfeydd OLED. Fodd bynnag, nid oes sôn eto am gynhyrchu màs o'r fath transistorau.
Er gwaethaf hyn, mae ymchwilwyr o Stanford y gellir ailadeiladu seilwaith modern ar gyfer cynhyrchu transistorau i weithio gyda dyfeisiau “molybdenwm” am gost isel. Erys i'w weld a fydd yn bosibl gweithredu prosiectau o'r fath yn y dyfodol.
Yr hyn rydyn ni'n ysgrifennu amdano yn ein sianel Telegram:
Ffynhonnell: hab.com