Vi diskuterer alternative tilgange til udvikling af halvlederprodukter.
/ Foto Unsplash
Sidste gang om materialer, der kan erstatte silicium i produktionen af transistorer og udvide deres muligheder. I dag diskuterer vi alternative tilgange til udviklingen af halvlederprodukter, og hvordan de vil blive brugt i datacentre.
Piezoelektriske transistorer
Sådanne enheder har piezoelektriske og piezoresistive komponenter i deres struktur. Den første omdanner elektriske impulser til lydimpulser. Den anden absorberer disse lydbølger, komprimerer og åbner eller lukker derfor transistoren. Samarium selenid () - afhængig af tryk enten som en halvleder (høj modstand) eller som et metal.
IBM var en af de første til at introducere konceptet med en piezoelektrisk transistor. Virksomhedens ingeniører er engageret i udviklingen på dette område . Deres kolleger fra UK National Physical Laboratory, University of Edinburgh og Auburn arbejder også i denne retning.
En piezoelektrisk transistor spreder betydeligt mindre energi end siliciumenheder. Teknologi først i små gadgets, hvorfra det er svært at fjerne varme - smartphones, radioenheder, radarer.
Piezoelektriske transistorer kan også finde anvendelse i serverprocessorer til datacentre. Teknologien vil øge energieffektiviteten af hardware og reducere omkostningerne for datacenteroperatører på it-infrastruktur.
Tunnel transistorer
En af de største udfordringer for fabrikanter af halvlederenheder er at designe transistorer, der kan skiftes ved lave spændinger. Tunneltransistorer kan løse dette problem. Sådanne enheder styres vha .
Når en ekstern spænding påføres, skifter transistoren således hurtigere, fordi elektroner er mere tilbøjelige til at overvinde den dielektriske barriere. Som et resultat kræver enheden flere gange mindre spænding for at fungere.
Forskere fra MIPT og Japans Tohoku Universitet er ved at udvikle tunneltransistorer. De brugte dobbeltlagsgrafen til en enhed, der fungerer 10-100 gange hurtigere end sine siliciummodstykker. Ifølge ingeniører, deres teknologi designprocessorer, der vil være tyve gange mere produktive end moderne flagskibsmodeller.
/ Foto PD
På forskellige tidspunkter blev prototyper af tunneltransistorer implementeret ved hjælp af forskellige materialer - udover grafen var de и . Teknologien har dog endnu ikke forladt laboratoriernes vægge, og der er ikke tale om storstilet produktion af apparater baseret på den.
Spin transistorer
Deres arbejde er baseret på bevægelse af elektronspin. Spindene bevæger sig ved hjælp af et eksternt magnetfelt, som ordner dem i én retning og danner en spinstrøm. Enheder, der arbejder med denne strøm, bruger hundrede gange mindre energi end siliciumtransistorer, og med en hastighed på en milliard gange i sekundet.
Den største fordel ved spin-enheder deres alsidighed. De kombinerer funktionerne i en informationslagringsenhed, en detektor til at læse den og en switch til at overføre den til andre elementer i chippen.
Menes at have været banebrydende for konceptet med en spin-transistor ingeniører Supriyo Datta og Biswajit Das i 1990. Siden da har store it-virksomheder taget udviklingen i gang på dette område, . Men hvordan ingeniører, er spin-transistorer stadig langt fra at optræde i forbrugerprodukter.
Metal-til-luft transistorer
I sin kerne minder driftsprincipperne og designet af en metal-luft-transistor om transistorer . Med nogle undtagelser: drænet og kilden til den nye transistor er metalelektroder. Enhedens lukker er placeret under dem og er isoleret med en oxidfilm.
Drænet og kilden er indstillet i en afstand på tredive nanometer fra hinanden, hvilket tillader elektroner at passere frit gennem luftrummet. Udvekslingen af ladede partikler sker pga .
Udvikling af metal-til-luft transistorer et hold fra University of Melbourne - RMIT. Ingeniører siger, at teknologien vil "puste nyt liv" i Moores lov og gøre det muligt at bygge hele 3D-netværk fra transistorer. Chipproducenter vil være i stand til at stoppe uendeligt med at reducere teknologiske processer og begynde at skabe kompakte 3D-arkitekturer.
Ifølge udviklerne vil driftsfrekvensen for den nye type transistorer overstige hundredvis af gigahertz. Frigivelsen af teknologi til masserne vil udvide computersystemernes muligheder og øge ydeevnen af servere i datacentre.
Holdet leder nu efter investorer til at fortsætte deres forskning og løse teknologiske vanskeligheder. Dræn- og kildeelektroderne smelter under påvirkning af det elektriske felt - dette reducerer transistorens ydeevne. De planlægger at rette op på manglen i løbet af de næste par år. Herefter vil ingeniører begynde at forberede sig på at bringe produktet på markedet.
Hvad skriver vi ellers om i vores virksomhedsblog:
Kilde: www.habr.com