Ni parolas pri alternativoj por silicio.
/ foto Unsplash
La leĝo de Moore, la leĝo de Dennard kaj la regulo de Koomey perdas gravecon. Unu kialo estas, ke siliciaj transistoroj alproksimiĝas al sia teknologia limo. Ni diskutis ĉi tiun temon detale . Hodiaŭ ni parolas pri materialoj, kiuj estonte povas anstataŭigi silicion kaj etendi la validecon de la tri leĝoj, kio signifas pliigi la efikecon de procesoroj kaj la komputikaj sistemoj kiuj uzas ilin (inkluzive de serviloj en datumcentroj).
Karbon-nanotuboj
Karbonnanotuboj estas cilindroj, kies muroj konsistas el monatoma tavolo de karbono. La radiuso de karbonatomoj estas pli malgranda ol tiu de silicio, tiel ke nanotub-bazitaj transistoroj havas pli altan elektronan moviĝeblon kaj nunan densecon. Kiel rezulto, la operacia rapideco de la transistoro pliiĝas kaj ĝia elektrokonsumo malpliiĝas. De inĝenieroj de la Universitato de Viskonsino-Madison, produktiveco pliiĝas kvinoble.
La fakto, ke karbonaj nanotuboj havas pli bonajn trajtojn ol silicio, estas konata delonge - la unuaj tiaj transistoroj aperis. . Sed nur lastatempe sciencistoj sukcesis venki kelkajn teknologiajn limojn por krei sufiĉe efikan aparaton. Antaŭ tri jaroj, fizikistoj de la jam menciita Universitato de Viskonsino prezentis prototipon de nanotuba transistoro, kiu superis modernajn siliciajn aparatojn.
Unu apliko de aparatoj bazitaj sur karbonaj nanotuboj estas fleksebla elektroniko. Sed ĝis nun la teknologio ne iris preter la laboratorio kaj oni ne parolas pri ĝia amasa efektivigo.
Grafenaj nanorubanoj
Ili estas mallarĝaj strioj pluraj dekoj da nanometroj larĝa kaj unu el la ĉefaj materialoj por krei transistorojn de la estonteco. La ĉefa eco de grafena bendo estas la kapablo akceli la kurenton trafluantan ĝin uzante magnetan kampon. Samtempe, grafeno pli granda elektra kondukteco ol silicio.
Por , procesoroj bazitaj sur grafenaj transistoroj povos funkcii ĉe frekvencoj proksimaj al terahercoj. Dum la funkcia frekvenco de modernaj fritoj estas metita je 4-5 gigahercoj.
La unuaj prototipoj de grafenaj transistoroj . Ekde tiam inĝenieroj procezoj de "kunmeti" aparatojn bazitajn sur ili. Tre lastatempe, la unuaj rezultoj estis akiritaj - teamo de programistoj de la Universitato de Kembriĝo en marto pri lanĉo en produktadon . Inĝenieroj diras, ke la nova aparato povas dekoble plirapidigi la funkciadon de elektronikaj aparatoj.
Hafniodioksido kaj selenido
Hafniodioksido ankaŭ estas uzata en la produktado de mikrocirkvitoj . Ĝi estas uzata por fari izolan tavolon sur transistora pordego. Sed hodiaŭ inĝenieroj proponas uzi ĝin por optimumigi la funkciadon de siliciaj transistoroj.
/ foto PD
Komence de la pasinta jaro, sciencistoj el Stanfordo , ke se la kristalstrukturo de hafniodioksido estas reorganizita en speciala maniero, tiam ĝi (respondeca pri la kapablo de la mediumo transdoni elektran kampon) plimultiĝos pli ol kvaroble. Se vi uzas tian materialon dum kreado de transistoraj pordegoj, vi povas signife redukti la influon .
Ankaŭ usonaj sciencistoj redukti la grandecon de modernaj transistoroj uzante hafniajn kaj zirkonioselenidojn. Ili povas esti uzataj kiel efika izolilo por transistoroj anstataŭe de silicia rusto. Selenidoj havas signife pli malgrandan dikecon (tri atomoj), konservante bonan bendinterspacon. Ĉi tio estas indikilo, kiu determinas la energikonsumon de la transistoro. Inĝenieroj jam faris pluraj laborprototipoj de aparatoj bazitaj sur hafnio kaj zirkonioselenidoj.
Nun inĝenieroj devas solvi la problemon de konekto de tiaj transistoroj - evoluigi taŭgajn malgrandajn kontaktojn por ili. Nur post tio eblos paroli pri amasproduktado.
Molibdena disulfido
Molibdena sulfido mem estas sufiĉe malbona duonkonduktaĵo, kiu estas malsupera en propraĵoj ol silicio. Sed grupo de fizikistoj de la Universitato de Notre Dame malkovris, ke maldikaj molibdenaj filmoj (unu atomo dika) havas unikajn ecojn - transistoroj bazitaj sur ili ne pasas kurenton kiam malŝaltitaj kaj postulas malmulte da energio por ŝanĝi. Ĉi tio permesas al ili funkcii ĉe malaltaj tensioj.
Molibdena transistora prototipo en la laboratorio. Lawrence Berkeley en 2016. La aparato estas nur unu nanometro larĝa. Inĝenieroj diras, ke tiaj transistoroj helpos etendi la Leĝon de Moore.
Ankaŭ molibden-disulfida transistoro pasintjare inĝenieroj de sudkorea universitato. Oni atendas, ke la teknologio trovos aplikon en kontrolaj cirkvitoj de OLED-ekranoj. Tamen oni ankoraŭ ne parolas pri amasproduktado de tiaj transistoroj.
Malgraŭ tio, esploristoj de Stanfordo ke moderna infrastrukturo por la produktado de transistoroj povas esti rekonstruita por labori kun "molibdenaj" aparatoj je minimuma kosto. Ĉu eblos efektivigi tiajn projektojn, restas estonte vidite.
Pri kio ni skribas en nia Telegram-kanalo:
fonto: www.habr.com