ما در مورد رویکردهای جایگزین برای توسعه محصولات نیمه هادی بحث می کنیم.
/ عکس می Unsplash
آخرین بار در مورد موادی که می توانند جایگزین سیلیکون در تولید ترانزیستورها شوند و قابلیت های آنها را گسترش دهند. امروز ما در مورد رویکردهای جایگزین برای توسعه محصولات نیمه هادی و نحوه استفاده از آنها در مراکز داده بحث می کنیم.
ترانزیستورهای پیزوالکتریک
چنین دستگاه هایی دارای اجزای پیزوالکتریک و پیزوالکتریک در ساختار خود هستند. اولی تکانه های الکتریکی را به تکانه های صوتی تبدیل می کند. دومی این امواج صوتی را جذب می کند، فشرده می کند و بر این اساس ترانزیستور را باز یا بسته می کند. سلنید ساماریوم () - بسته به فشار یا به عنوان یک نیمه هادی (مقاومت بالا) یا به عنوان یک فلز.
IBM یکی از اولین کسانی بود که مفهوم ترانزیستور پیزوالکتریک را معرفی کرد. مهندسان این شرکت در حال توسعه در این زمینه هستند . همکاران آنها از آزمایشگاه فیزیک ملی بریتانیا، دانشگاه ادینبورگ و آبرن نیز در این راستا کار می کنند.
یک ترانزیستور پیزوالکتریک به طور قابل توجهی انرژی کمتری را نسبت به دستگاه های سیلیکونی تلف می کند. اول تکنولوژی در ابزارهای کوچک که از بین بردن گرما از آنها دشوار است - تلفن های هوشمند، دستگاه های رادیویی، رادارها.
ترانزیستورهای پیزوالکتریک همچنین می توانند در پردازنده های سرور برای مراکز داده کاربرد پیدا کنند. این فناوری بهره وری انرژی سخت افزار را افزایش می دهد و هزینه های اپراتورهای مراکز داده در زیرساخت های فناوری اطلاعات را کاهش می دهد.
ترانزیستورهای تونلی
یکی از چالش های اصلی تولیدکنندگان دستگاه های نیمه هادی، طراحی ترانزیستورهایی است که می توانند در ولتاژهای پایین سوئیچ شوند. ترانزیستورهای تونلی می توانند این مشکل را حل کنند. چنین دستگاه هایی با استفاده از کنترل می شوند .
بنابراین، هنگامی که یک ولتاژ خارجی اعمال می شود، ترانزیستور سریعتر سوئیچ می کند زیرا الکترون ها احتمال بیشتری برای غلبه بر سد دی الکتریک دارند. در نتیجه، دستگاه برای کار به ولتاژ چند برابر کمتری نیاز دارد.
دانشمندان MIPT و دانشگاه توهوکو ژاپن در حال توسعه ترانزیستورهای تونلی هستند. آنها از گرافن دو لایه استفاده کردند دستگاهی که 10 تا 100 برابر سریعتر از همتایان سیلیکونی خود عمل می کند. به گفته مهندسان، فناوری آنها پردازنده هایی طراحی کنید که بیست برابر بیشتر از مدل های پرچمدار مدرن بهره وری خواهند داشت.
/ عکس PD
در زمان‌های مختلف، نمونه‌های اولیه ترانزیستورهای تونلی با استفاده از مواد مختلف اجرا شدند - علاوه بر گرافن، آنها и . با این حال، این فناوری هنوز از دیوار آزمایشگاه ها خارج نشده و صحبتی از تولید گسترده دستگاه های مبتنی بر آن نیست.
ترانزیستورهای چرخشی
کار آنها بر اساس حرکت اسپین های الکترون است. اسپین ها به کمک یک میدان مغناطیسی خارجی حرکت می کنند که آنها را در یک جهت مرتب می کند و جریان اسپینی را تشکیل می دهد. دستگاه هایی که با این جریان کار می کنند صد برابر کمتر از ترانزیستورهای سیلیکونی انرژی مصرف می کنند و با سرعت یک میلیارد بار در ثانیه.
مزیت اصلی دستگاه های اسپین تطبیق پذیری آنها آنها عملکرد یک دستگاه ذخیره سازی اطلاعات، یک آشکارساز برای خواندن آن، و یک سوئیچ برای انتقال آن به سایر عناصر تراشه را ترکیب می کنند.
اعتقاد بر این است که مفهوم ترانزیستور اسپین را پیشگام کرده است مهندسان سوپریو داتا و بیسواجیت داس در سال 1990. از آن زمان، شرکت های بزرگ فناوری اطلاعات در این زمینه توسعه یافته اند. . با این حال، چگونه مهندسان، ترانزیستورهای اسپین هنوز تا ظهور در محصولات مصرفی فاصله زیادی دارند.
ترانزیستورهای فلز به هوا
اصول کار و طراحی یک ترانزیستور فلزی-هوا در هسته آن یادآور ترانزیستورها است. . با چند استثنا: تخلیه و منبع ترانزیستور جدید الکترودهای فلزی هستند. کرکره دستگاه در زیر آنها قرار دارد و با یک فیلم اکسید عایق بندی شده است.
درین و منبع در فاصله XNUMX نانومتری از یکدیگر قرار گرفته اند که به الکترون ها اجازه می دهد آزادانه از فضای هوا عبور کنند. تبادل ذرات باردار به دلیل .
توسعه ترانزیستورهای فلز به هوا تیمی از دانشگاه ملبورن - RMIT. مهندسان می گویند که این فناوری "جان تازه ای" در قانون مور ایجاد می کند و ساخت شبکه های سه بعدی کامل از ترانزیستورها را ممکن می کند. تولیدکنندگان تراشه قادر خواهند بود از کاهش بی‌پایان فرآیندهای تکنولوژیک جلوگیری کرده و شروع به ایجاد معماری‌های فشرده سه بعدی کنند.
به گفته سازندگان، فرکانس کاری نوع جدید ترانزیستورها از صدها گیگاهرتز فراتر خواهد رفت. انتشار فناوری برای توده‌ها، قابلیت‌های سیستم‌های محاسباتی را گسترش داده و عملکرد سرورها را در مراکز داده افزایش می‌دهد.
این تیم اکنون به دنبال سرمایه گذارانی برای ادامه تحقیقات و حل مشکلات تکنولوژیک است. الکترودهای تخلیه و منبع تحت تأثیر میدان الکتریکی ذوب می شوند - این باعث کاهش عملکرد ترانزیستور می شود. آنها قصد دارند در چند سال آینده این کمبود را اصلاح کنند. پس از این، مهندسان شروع به آماده سازی برای عرضه محصول به بازار خواهند کرد.
چه چیز دیگری در وبلاگ شرکتی خود می نویسیم:
منبع: www.habr.com