{"id":35571,"date":"2019-10-31T22:05:06","date_gmt":"2019-10-31T19:05:06","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/preodolevaya-zakon-mura-chem-zamenit-traditsionnye-planarnye-tranzistory\/"},"modified":"2019-10-31T22:05:06","modified_gmt":"2019-10-31T19:05:06","slug":"preodolevaya-zakon-mura-chem-zamenit-traditsionnye-planarnye-tranzistory","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/novosti-interneta\/preodolevaya-zakon-mura-chem-zamenit-traditsionnye-planarnye-tranzistory","title":{"rendered":"Traditionelle planar Transistoren durchbrechen: Was kann sie ersetzen?","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Wir diskutieren alternative Ans\u00e4tze zur Entwicklung von Halbleiterbauelementen.<\/h4>\n

\n\"Traditionelle<\/a><\/noindex>
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e Taylor Vick<\/a><\/noindex> Unsplash<\/i><\/p>\n

Beim letzten Mal sprachen wir<\/a><\/noindex> \u00fcber Materialien, die Silizium in der Transistorproduktion ersetzen und deren M\u00f6glichkeiten erweitern k\u00f6nnen. Heute er\u00f6rtern wir alternative Ans\u00e4tze zur Entwicklung von Halbleiterbauelementen und welche Anwendung sie in Rechenzentren finden k\u00f6nnen.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Piezoelektrische Transistoren<\/h2>\n

\nSolche Ger\u00e4te enthalten piezoelektrische und piezoresistive Komponenten. Die erste wandelt elektrische Impulse in Schallwellen um. Die zweite absorbiert diese Schallwellen, komprimiert sich und \u00f6ffnet oder schlie\u00dft somit den Transistor. Als piezoresistives Material wird Samariumselenid verwendet (Slide 14<\/a><\/noindex>) \u2014 abh\u00e4ngig vom Druck verh\u00e4lt es sich<\/a><\/noindex> entweder wie ein Halbleiter (mit hohem Widerstand) oder wie ein Metall.<\/p>\n

Eines der ersten Konzepte f\u00fcr piezoelektrische Transistoren wurde von IBM vorgestellt. Die Ingenieure des Unternehmens arbeiten seit 2012 an Entwicklungen in diesem Bereich. seit 2012<\/noindex>. Auch in diesem Bereich arbeiten ihre Kollegen aus dem National Physical Laboratory in Gro\u00dfbritannien, der Universit\u00e4t Edinburgh und Oberna.<\/p>\n

Der piezoelektrische Transistor verliert deutlich weniger Energie als Siliziumger\u00e4te. Zun\u00e4chst soll die Technologie angewendet werden<\/a><\/noindex> in kleinen Ger\u00e4ten, bei denen eine W\u00e4rmeableitung schwierig ist \u2013 in Smartphones, Radioger\u00e4ten und Radaren.<\/p>\n

Zudem k\u00f6nnten piezoelektrische Transistoren in Serverprozessoren f\u00fcr Rechenzentren Anwendung finden. Die Technologie wird die Energieeffizienz der Hardware steigern und den Betreibern von Rechenzentren helfen, die Ausgaben f\u00fcr die IT-Infrastruktur zu senken.<\/p><\/blockquote>\n

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Tunneltransistoren<\/h2>\n

\nEine der Hauptaufgaben von Herstellern von Halbleiterger\u00e4ten besteht darin, Transistoren zu entwerfen, die mit niedrigen Spannungen umgeschaltet werden k\u00f6nnen. Dies ist m\u00f6glich durch Tunneltransistoren. Diese Ger\u00e4te werden durch den quantenmechanischen Tunneling-Effekt gesteuert.<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Durch externen Druck erfolgt der Schaltvorgang des Transistors schneller, da die Elektronen mit h\u00f6herer Wahrscheinlichkeit die dielektrische Barriere \u00fcberwinden. Dadurch ben\u00f6tigt das Ger\u00e4t signifikant weniger Spannung f\u00fcr den Betrieb.<\/p>\n

Die Entwicklung von Tunneltransistoren wird von Wissenschaftlern der MIPT und der Tohoku-Universit\u00e4t in Japan vorangetrieben. Sie verwendeten zweischichtiges Graphen, um ein Ger\u00e4t zu schaffen, das 10\u2013100 Mal schneller arbeitet als siliziumbasierte Alternativen. Laut den Ingenieuren erm\u00f6glicht ihre Technologie<\/a><\/noindex> ein Ger\u00e4t, das 10 bis 100 Mal schneller als Silikon-Alternativen arbeitet. Laut den Ingenieuren erm\u00f6glicht ihre Technologie die Konstruktion von Prozessoren, die zwanzig Mal leistungsf\u00e4higer sind als die aktuellen Flaggschiffmodelle.<\/a><\/noindex> Prozessoren zu entwerfen, die zwanzigmal leistungsst\u00e4rker sind als die aktuellen Top-Modelle.<\/p>\n

\"Traditionelle
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e PxHere<\/noindex> PD<\/i><\/p>\n

Im Laufe der Zeit wurden Prototypen von Tunneltransistoren mit verschiedenen Materialien realisiert \u2013 neben Graphen wurden auch Nanor\u00f6hren<\/noindex> und Silizium<\/noindex>. Dennoch hat die Technologie bislang die Laborw\u00e4nde nicht verlassen, und von einer gro\u00dffl\u00e4chigen Produktion auf dieser Grundlage kann nicht die Rede sein.<\/p>\n

Spintransistoren<\/h2>\n

\nIhre Funktionsweise basiert auf der Bewegung von Elektronenspins. Diese Spins bewegen sich durch ein \u00e4u\u00dferes Magnetfeld, das sie in eine Richtung ausrichtet und einen Spin-Strom erzeugt. Ger\u00e4te, die mit einem solchen Strom arbeiten, ben\u00f6tigen hundertmal weniger Energie als siliciumbasierte Transistoren, und k\u00f6nnen sich<\/a><\/noindex> mit einer Geschwindigkeit von einer Milliarde Mal pro Sekunde umschalten.<\/p>\n

Die Hauptst\u00e4rke von Spin-Ger\u00e4ten ist<\/a><\/noindex> liegt in ihrer Vielseitigkeit. Sie kombinieren die Funktionen eines Informationsspeichers, eines Detektors zum Auslesen und eines Schalters zur \u00dcbertragung an andere Elemente des Chips.<\/p><\/blockquote>\n

\nEs wird angenommen, dass die ersten Konzepte f\u00fcr den Spin-Transistor haben vorgestellt<\/a><\/noindex> von den Ingenieuren Supriyo Datta und Biswajit Das im Jahr 1990 entwickelt wurden. Seitdem haben sich gro\u00dfe IT-Unternehmen mit Entwicklungen in diesem Bereich besch\u00e4ftigt, wie Intel<\/a><\/noindex>. Dennoch, wie Ingenieure best\u00e4tigen,<\/a><\/noindex> wird es noch eine Weile dauern, bis Spin-Transistoren in Verbraucherprodukten verf\u00fcgbar sind.<\/p>\n

Metall-Luft-Transistoren<\/h2>\n

\nIm Wesentlichen \u00e4hneln die Funktionsweisen und die Konstruktion von Metall-Luft-Transistoren denen der MOSFET-Transistoren.<\/a><\/noindex>. Mit einigen Ausnahmen sind die Quelle und das Ziel eines neuen Transistors metallische Elektroden. Der Gate-Bereich des Ger\u00e4ts befindet sich darunter und ist durch eine Oxidschicht isoliert.<\/p>\n

Source und Drain sind 30 Nanometer voneinander entfernt, was es den Elektronen erm\u00f6glicht, ungehindert durch den Luftspalt zu flie\u00dfen. Der Austausch von geladenen Partikeln erfolgt durch autoelektronische Emission<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Die Entwicklung von Metall-Luft-Transistoren wird betrieben von<\/a><\/noindex> einem Team der RMIT-Universit\u00e4t in Melbourne. Ingenieure behaupten, dass diese Technologie \"neues Leben\" in das Moore'sche Gesetz einhauchen wird und es erm\u00f6glicht, ganze 3D-Netzwerke aus Transistoren zu erstellen. Chip-Hersteller k\u00f6nnen sich von der st\u00e4ndigen Reduzierung der Fertigungsprozesse abwenden und sich auf die Schaffung kompakter 3D-Architekturen konzentrieren.<\/p>\n

Laut den Entwicklern wird die Betriebsfrequenz der neuen Transistoren Hunderte von Gigahertz \u00fcbersteigen. Der Durchbruch der Technologie f\u00fcr breitere Anwendungen wird die Leistungsf\u00e4higkeit von Rechensystemen erweitern und die Serverleistung in Rechenzentren erh\u00f6hen.<\/p><\/blockquote>\n

\nAktuell sucht das Team Investoren, um seine Forschungen fortzusetzen und technische Herausforderungen zu bew\u00e4ltigen. Die Elektroden von Ein- und Ausgang schmelzen unter dem Einfluss des elektrischen Feldes \u2013 dies verringert die Leistung des Transistors. Das Problem soll in den n\u00e4chsten Jahren behoben werden. Anschlie\u00dfend werden die Ingenieure mit der Vorbereitung f\u00fcr die Markteinf\u00fchrung des Produkts beginnen.<\/p>\n

\nWoran wir sonst noch in unserem Unternehmensblog schreiben:<\/p>\n