Puhumme piin vaihtoehdoista.
/ valokuva Unsplash
Mooren laki, Dennardin laki ja Coomeyn sääntö menettävät merkityksensä. Yksi syy on se, että piitransistorit lähestyvät teknologista rajaansa. Keskustelimme tästä aiheesta yksityiskohtaisesti . Tänään puhutaan materiaaleista, jotka voivat tulevaisuudessa korvata piin ja laajentaa kolmen lain voimassaoloa, mikä tarkoittaa prosessorien ja niitä käyttävien laskentajärjestelmien (mukaan lukien palvelinkeskusten palvelinten) tehokkuuden lisäämistä.
Hiilinanoputket
Hiilinanoputket ovat sylintereitä, joiden seinämät koostuvat monoatomisesta hiilikerroksesta. Hiiliatomien säde on pienempi kuin piin, joten nanoputkipohjaisilla transistoreilla on suurempi elektronien liikkuvuus ja virrantiheys. Tämän seurauksena transistorin toimintanopeus kasvaa ja sen virrankulutus pienenee. Tekijä: Wisconsin-Madisonin yliopiston insinöörien tuottavuus viisinkertaistuu.
Se, että hiilinanoputkilla on paremmat ominaisuudet kuin piillä, on ollut tiedossa jo pitkään - ensimmäiset tällaiset transistorit ilmestyivät . Mutta vasta äskettäin tutkijat ovat onnistuneet voittamaan joukon teknologisia rajoituksia luodakseen riittävän tehokkaan laitteen. Kolme vuotta sitten jo mainitun Wisconsinin yliopiston fyysikot esittelivät nanoputkipohjaisen transistorin prototyypin, joka ylitti nykyaikaiset piilaitteet.
Yksi hiilinanoputkiin perustuvien laitteiden käyttökohde on joustava elektroniikka. Mutta toistaiseksi tekniikka ei ole mennyt laboratoriota pidemmälle, eikä sen massatoteutuksesta puhuta.
Grafeenin nanonauhat
Ne ovat kapeita nauhoja useita kymmeniä nanometrejä leveä ja yksi tärkeimmistä materiaaleista tulevaisuuden transistorien luomiseen. Grafeeninauhan pääominaisuus on kyky nopeuttaa sen läpi kulkevaa virtaa magneettikentän avulla. Samaan aikaan grafeeni suurempi sähkönjohtavuus kuin piillä.
Päälle , grafeenitransistoreihin perustuvat prosessorit pystyvät toimimaan taajuuksilla, jotka ovat lähellä terahertsejä. Nykyaikaisten sirujen toimintataajuus on asetettu 4–5 gigahertsiin.
Ensimmäiset grafeenitransistorien prototyypit . Siitä lähtien insinöörejä niihin perustuvien laitteiden "kokoamisen" prosesseja. Aivan äskettäin saatiin ensimmäiset tulokset - Cambridgen yliopiston kehittäjäryhmä maaliskuussa tuotantoon käynnistämisestä . Insinöörit sanovat, että uusi laite voi nopeuttaa elektronisten laitteiden toimintaa kymmenkertaiseksi.
Hafniumdioksidi ja selenidi
Hafniumdioksidia käytetään myös mikropiirien valmistuksessa . Sitä käytetään eristävän kerroksen tekemiseen transistoriporttiin. Mutta nykyään insinöörit ehdottavat sen käyttöä piitransistorien toiminnan optimointiin.
/ valokuva PD
Viime vuoden alussa Stanfordin tutkijat , että jos hafniumdioksidin kiderakenne järjestetään uudelleen erityisellä tavalla, niin se (vastuussa väliaineen kyvystä lähettää sähkökenttä) kasvaa yli neljä kertaa. Jos käytät tällaista materiaalia luodessasi transistoriportteja, voit vähentää vaikutusta merkittävästi .
Myös amerikkalaiset tiedemiehet pienentää nykyaikaisten transistorien kokoa käyttämällä hafnium- ja zirkoniumselenidejä. Niitä voidaan käyttää tehokkaana eristimenä transistoreille piioksidin sijaan. Selenideillä on huomattavasti pienempi paksuus (kolme atomia), mutta ne säilyttävät hyvän vyöhykkeen. Tämä on osoitin, joka määrittää transistorin virrankulutuksen. Insinöörit ovat jo useita toimivia prototyyppejä hafnium- ja zirkoniumselenideihin perustuvista laitteista.
Nyt insinöörien on ratkaistava tällaisten transistorien yhdistämisongelma - kehitettävä niille sopivat pienet koskettimet. Vasta tämän jälkeen voidaan puhua massatuotannosta.
Molybdeenidisulfidi
Molybdeenisulfidi itsessään on melko huono puolijohde, joka on ominaisuuksiltaan huonompi kuin pii. Mutta ryhmä Notre Damen yliopiston fyysikoita havaitsi, että ohuilla molybdeenikalvoilla (yhden atomin paksuus) on ainutlaatuisia ominaisuuksia - niihin perustuvat transistorit eivät läpäise virtaa sammutettuna ja vaativat vähän energiaa kytkeytyäkseen. Tämä mahdollistaa niiden käytön matalilla jännitteillä.
Molybdeenitransistorin prototyyppi laboratoriossa. Lawrence Berkeley vuonna 2016. Laite on vain yhden nanometrin leveä. Insinöörit sanovat, että tällaiset transistorit auttavat laajentamaan Mooren lakia.
Myös molybdeenidisulfiditransistori viime vuonna insinöörejä eteläkorealaisesta yliopistosta. Teknologian odotetaan löytävän sovellusta OLED-näyttöjen ohjauspiireissä. Tällaisten transistorien massatuotannosta ei kuitenkaan vielä puhuta.
Tästä huolimatta Stanfordin tutkijat että moderni infrastruktuuri transistorien tuotantoa varten voidaan rakentaa uudelleen toimimaan "molybdeeni"-laitteiden kanssa minimaalisin kustannuksin. Tulevaisuudessa nähdään, onko tällaisia hankkeita mahdollista toteuttaa.
Mistä kirjoitamme Telegram-kanavallamme:
Lähde: will.com