Silizioaren alternatibei buruz ari gara.
/ argazkia Unsplash
Moore-ren legea, Dennard-en legea eta Coomey-ren araua garrantzia galtzen ari dira. Arrazoi bat da silizio transistoreak beren muga teknologikora hurbiltzen ari direla. Gai hau zehatz-mehatz eztabaidatu dugu . Gaurkoan, etorkizunean silizioa ordezkatu eta hiru legeen indarraldia luzatu dezaketen materialei buruz ari gara, hau da, prozesadoreen eta haiek erabiltzen dituzten sistema informatikoen eraginkortasuna areagotzea (datu zentroetako zerbitzariak barne).
Karbonozko nanohodiak
Karbonozko nanohodiak karbonozko geruza monoatomiko batez osatuta dauden zilindroak dira. Karbono-atomoen erradioa silizioarena baino txikiagoa da, beraz, nanohodietan oinarritutako transistoreek elektroien mugikortasun eta korronte dentsitate handiagoa dute. Ondorioz, transistorearen funtzionamendu-abiadura handitzen da eta bere potentzia-kontsumoa gutxitzen da. Nork Wisconsin-Madison Unibertsitateko ingeniariek, produktibitatea bost aldiz handitzen da.
Karbonozko nanohodiek silizioa baino ezaugarri hobeak dituztela aspalditik ezagutzen da - horrelako lehen transistoreak agertu ziren. . Baina duela gutxi lortu dute zientzialariek hainbat muga teknologiko gainditzea gailu nahiko eraginkorra sortzeko. Duela hiru urte, lehen aipatu dugun Wisconsineko Unibertsitateko fisikariek nanohodietan oinarritutako transistore baten prototipoa aurkeztu zuten, siliziozko gailu modernoak gainditzen zituena.
Karbonozko nanohodietan oinarritutako gailuen aplikazio bat elektronika malgua da. Baina orain arte teknologia ez da laborategitik haratago joan eta ez da bere ezarpen masiboaz hitz egiten.
Grafenozko nanozoiak
Zerrenda estuak dira hainbat hamarnaka nanometroko zabalera eta etorkizuneko transistoreak sortzeko material nagusietako bat. Grafeno zintaren propietate nagusia eremu magnetikoa erabiliz bertatik igarotzen den korrontea bizkortzeko gaitasuna da. Aldi berean, grafenoa silizioa baino eroankortasun elektriko handiagoa.
On , grafeno transistoreetan oinarritutako prozesadoreek terahertzetatik hurbil dauden maiztasunetan funtzionatzeko gai izango dira. Txip modernoen funtzionamendu-maiztasuna 4-5 gigahertz-en ezartzen den bitartean.
Grafeno transistoreen lehen prototipoak . Harrezkero ingeniariak horietan oinarritutako gailuak “muntatzeko” prozesuak. Duela gutxi, lehen emaitzak lortu ziren: Cambridgeko Unibertsitateko garatzaile talde bat martxoan ekoizpenera abiarazteari buruz . Ingeniariek diote gailu berriak gailu elektronikoen funtzionamendua hamar aldiz bizkortu dezakeela.
Hafnio dioxidoa eta seleniuroa
Hafnio dioxidoa mikrozirkuituen ekoizpenean ere erabiltzen da . Transistoreen ate baten gainean geruza isolatzailea egiteko erabiltzen da. Baina gaur egun ingeniariek silizio transistoreen funtzionamendua optimizatzeko erabiltzea proposatzen dute.
/ argazkia PD
Iazko hasieran, Stanfordeko zientzialariek , hafnio dioxidoaren kristal egitura modu berezi batean berrantolatzen bada, orduan (eremu elektrikoa transmititzeko ertainak duen gaitasunaren arduraduna) lau aldiz baino gehiago handituko da. Transistore-ateak sortzerakoan horrelako materiala erabiltzen baduzu, eragina nabarmen murriztu dezakezu .
Zientzialari estatubatuarrak ere bai transistore modernoen tamaina murriztea hafnioa eta zirkonioa seleniuroak erabiliz. Transistoreen isolatzaile eraginkor gisa erabil daitezke silizio oxidoaren ordez. Selenuroek lodiera nabarmen txikiagoa dute (hiru atomo), banda-hutsune ona mantenduz. Transistorearen potentzia-kontsumoa zehazten duen adierazlea da. Ingeniariek dagoeneko egin dute hafnio eta zirkonio seleniuroetan oinarritutako gailuen hainbat lan-prototipo.
Orain ingeniariek transistore horiek konektatzeko arazoa konpondu behar dute - haientzako kontaktu txiki egokiak garatzeko. Honen ostean bakarrik egin ahal izango da ekoizpen masiboari buruz.
Molibdeno disulfuroa
Molibdeno sulfuroa bera erdieroale nahiko eskasa da, silizioaren propietateetan txikiagoa dena. Baina Notre Dame Unibertsitateko fisikari talde batek molibdenozko film meheek (atomo bateko lodiera) propietate bereziak dituztela aurkitu zuten: horietan oinarritutako transistoreek ez dute korronterik pasatzen itzalita daudenean eta energia gutxi behar dute aldatzeko. Horri esker, tentsio baxuetan funtzionatzen dute.
Molibdenozko transistorearen prototipoa laborategian. Lawrence Berkeley 2016an. Gailuak nanometro bakarreko zabalera du. Ingeniariek diote transistoreek Moore-ren legea hedatzen lagunduko dutela.
Molibdeno disulfuroko transistorea ere iaz Hego Koreako unibertsitate bateko ingeniariak. Teknologiak aplikazioa aurkitzea espero da OLED pantailen kontrol-zirkuituetan. Hala ere, oraindik ez da hitz egiten horrelako transistoreen ekoizpen masiboari buruz.
Hala ere, Stanfordeko ikertzaileek transistoreak ekoizteko azpiegitura modernoak "molibdenozko" gailuekin lan egiteko berreraiki daitezkeela kostu minimoarekin. Etorkizunean ikusteko dago horrelako proiektuak gauzatzea posible izango den.
Gure Telegram kanalean idazten duguna:
Iturria: www.habr.com