Συζητάμε εναλλακτικές προσεγγίσεις για την ανάπτυξη προϊόντων ημιαγωγών.
/ φωτογραφία Unsplash
Τελευταία φορά σχετικά με υλικά που μπορούν να αντικαταστήσουν το πυρίτιο στην παραγωγή τρανζίστορ και να επεκτείνουν τις δυνατότητές τους. Σήμερα συζητάμε εναλλακτικές προσεγγίσεις για την ανάπτυξη προϊόντων ημιαγωγών και πώς θα χρησιμοποιηθούν σε κέντρα δεδομένων.
Πιεζοηλεκτρικά τρανζίστορ
Τέτοιες συσκευές έχουν πιεζοηλεκτρικά και πιεζοηλεκτρικά εξαρτήματα στη δομή τους. Το πρώτο μετατρέπει τους ηλεκτρικούς παλμούς σε ηχητικούς παλμούς. Το δεύτερο απορροφά αυτά τα ηχητικά κύματα, συμπιέζει και, κατά συνέπεια, ανοίγει ή κλείνει το τρανζίστορ. σεληνιούχο σαμάριο () - ανάλογα με την πίεση είτε ως ημιαγωγός (υψηλής αντίστασης) είτε ως μέταλλο.
Η IBM ήταν από τις πρώτες που εισήγαγε την έννοια του πιεζοηλεκτρικού τρανζίστορ. Οι μηχανικοί της εταιρείας ασχολούνται με τις εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα . Προς αυτή την κατεύθυνση εργάζονται επίσης οι συνάδελφοί τους από το Εθνικό Εργαστήριο Φυσικής του Ηνωμένου Βασιλείου, το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου και το Auburn.
Ένα πιεζοηλεκτρικό τρανζίστορ διαχέει σημαντικά λιγότερη ενέργεια από τις συσκευές πυριτίου. Πρώτα η τεχνολογία σε μικρά gadget από τα οποία είναι δύσκολο να αφαιρέσετε τη θερμότητα - smartphone, ραδιοφωνικές συσκευές, ραντάρ.
Τα πιεζοηλεκτρικά τρανζίστορ μπορούν επίσης να βρουν εφαρμογή σε επεξεργαστές διακομιστή για κέντρα δεδομένων. Η τεχνολογία θα αυξήσει την ενεργειακή απόδοση του υλικού και θα μειώσει το κόστος των χειριστών κέντρων δεδομένων στην υποδομή πληροφορικής.
Τρανζίστορ τούνελ
Μία από τις κύριες προκλήσεις για τους κατασκευαστές συσκευών ημιαγωγών είναι να σχεδιάσουν τρανζίστορ που μπορούν να αλλάξουν σε χαμηλές τάσεις. Τα τρανζίστορ σήραγγας μπορούν να λύσουν αυτό το πρόβλημα. Τέτοιες συσκευές ελέγχονται χρησιμοποιώντας .
Έτσι, όταν εφαρμόζεται εξωτερική τάση, το τρανζίστορ αλλάζει γρηγορότερα επειδή τα ηλεκτρόνια είναι πιο πιθανό να ξεπεράσουν το διηλεκτρικό φράγμα. Ως αποτέλεσμα, η συσκευή απαιτεί πολλές φορές λιγότερη τάση για να λειτουργήσει.
Επιστήμονες από το MIPT και το Πανεπιστήμιο Tohoku της Ιαπωνίας αναπτύσσουν τρανζίστορ σήραγγας. Χρησιμοποίησαν γραφένιο διπλής στρώσης για να μια συσκευή που λειτουργεί 10–100 φορές πιο γρήγορα από τις αντίστοιχες της πυριτίου. Σύμφωνα με τους μηχανικούς, η τεχνολογία τους σχεδιάστε επεξεργαστές που θα είναι είκοσι φορές πιο παραγωγικοί από τα σύγχρονα εμβληματικά μοντέλα.
/ φωτογραφία PD
Σε διαφορετικούς χρόνους, πρωτότυπα τρανζίστορ σήραγγας υλοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας διάφορα υλικά - εκτός από το γραφένιο, ήταν и . Ωστόσο, η τεχνολογία δεν έχει φύγει ακόμη από τους τοίχους των εργαστηρίων και δεν γίνεται λόγος για μεγάλης κλίμακας παραγωγή συσκευών που βασίζονται σε αυτήν.
Τρανζίστορ περιστροφής
Η δουλειά τους βασίζεται στην κίνηση των σπιν ηλεκτρονίων. Τα σπιν κινούνται με τη βοήθεια ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, το οποίο τα διατάσσει προς μία κατεύθυνση και σχηματίζει ένα ρεύμα σπιν. Οι συσκευές που λειτουργούν με αυτό το ρεύμα καταναλώνουν εκατό φορές λιγότερη ενέργεια από τα τρανζίστορ πυριτίου και με ρυθμό ένα δισεκατομμύριο φορές το δευτερόλεπτο.
Το κύριο πλεονέκτημα των συσκευών περιστροφής την πολυχρηστικότητά τους. Συνδυάζουν τις λειτουργίες μιας συσκευής αποθήκευσης πληροφοριών, ενός ανιχνευτή για την ανάγνωσή τους και ενός διακόπτη για τη μετάδοσή τους σε άλλα στοιχεία του τσιπ.
Πιστεύεται ότι πρωτοστάτησε στην ιδέα ενός τρανζίστορ σπιν μηχανικοί Supriyo Datta και Biswajit Das το 1990. Από τότε, μεγάλες εταιρείες πληροφορικής έχουν αναπτύξει σε αυτόν τον τομέα, . Ωστόσο, πώς μηχανικοί, τα τρανζίστορ σπιν απέχουν ακόμη πολύ από την εμφάνιση στα καταναλωτικά προϊόντα.
Τρανζίστορ μετάλλου-αέρα
Στον πυρήνα του, οι αρχές λειτουργίας και ο σχεδιασμός ενός τρανζίστορ μετάλλου-αέρα θυμίζουν τρανζίστορ . Με ορισμένες εξαιρέσεις: η αποστράγγιση και η πηγή του νέου τρανζίστορ είναι μεταλλικά ηλεκτρόδια. Το κλείστρο της συσκευής βρίσκεται κάτω από αυτά και είναι μονωμένο με φιλμ οξειδίου.
Η αποστράγγιση και η πηγή βρίσκονται σε απόσταση τριάντα νανόμετρων μεταξύ τους, γεγονός που επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να περνούν ελεύθερα μέσα από τον εναέριο χώρο. Η ανταλλαγή φορτισμένων σωματιδίων συμβαίνει λόγω .
Ανάπτυξη τρανζίστορ μετάλλου-αέρα μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης - RMIT. Οι μηχανικοί λένε ότι η τεχνολογία θα «δώσει νέα ζωή» στο νόμο του Moore και θα καταστήσει δυνατή την κατασκευή ολόκληρων τρισδιάστατων δικτύων από τρανζίστορ. Οι κατασκευαστές τσιπ θα μπορούν να σταματήσουν να μειώνουν ασταμάτητα τις τεχνολογικές διαδικασίες και να αρχίσουν να δημιουργούν συμπαγείς τρισδιάστατες αρχιτεκτονικές.
Σύμφωνα με τους προγραμματιστές, η συχνότητα λειτουργίας του νέου τύπου τρανζίστορ θα ξεπεράσει τις εκατοντάδες gigahertz. Η απελευθέρωση της τεχνολογίας στις μάζες θα επεκτείνει τις δυνατότητες των υπολογιστικών συστημάτων και θα αυξήσει την απόδοση των διακομιστών στα κέντρα δεδομένων.
Η ομάδα αναζητά τώρα επενδυτές για να συνεχίσουν την έρευνά τους και να επιλύσουν τεχνολογικές δυσκολίες. Τα ηλεκτρόδια αποστράγγισης και πηγής λιώνουν υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου - αυτό μειώνει την απόδοση του τρανζίστορ. Σκοπεύουν να διορθώσουν την ανεπάρκεια τα επόμενα δύο χρόνια. Μετά από αυτό, οι μηχανικοί θα αρχίσουν να προετοιμάζονται για να φέρουν το προϊόν στην αγορά.
Τι άλλο γράφουμε στο εταιρικό μας blog:
Πηγή: www.habr.com