Estamos a falar de alternativas para o silicio.
/ foto Unsplash
A lei de Moore, a lei de Dennard e a regra de Coomey están perdendo relevancia. Unha razón é que os transistores de silicio achéganse ao seu límite tecnolóxico. Discutimos este tema en detalle . Hoxe falamos de materiais que nun futuro poden substituír o silicio e ampliar a vixencia das tres leis, o que supón aumentar a eficiencia dos procesadores e dos sistemas informáticos que os utilizan (incluídos os servidores dos centros de datos).
Nanotubos de carbono
Os nanotubos de carbono son cilindros cuxas paredes consisten nunha capa monoatómica de carbono. O raio dos átomos de carbono é menor que o do silicio, polo que os transistores baseados en nanotubos teñen maior mobilidade de electróns e densidade de corrente. Como resultado, a velocidade de funcionamento do transistor aumenta e o seu consumo de enerxía diminúe. Por enxeñeiros da Universidade de Wisconsin-Madison, a produtividade quintuplica.
O feito de que os nanotubos de carbono teñen mellores características que o silicio coñécese desde hai moito tempo: apareceron os primeiros transistores deste tipo. . Pero só recentemente os científicos conseguiron superar unha serie de limitacións tecnolóxicas para crear un dispositivo suficientemente eficaz. Hai tres anos, físicos da xa mencionada Universidade de Wisconsin presentaron un prototipo de transistor baseado en nanotubos, que superou aos modernos dispositivos de silicio.
Unha aplicación dos dispositivos baseados en nanotubos de carbono é a electrónica flexible. Pero ata agora a tecnoloxía non pasou máis aló do laboratorio e non se fala da súa implantación masiva.
Nanocintas de grafeno
Son franxas estreitas varias decenas de nanómetros de ancho e un dos principais materiais para crear transistores do futuro. A principal propiedade da cinta de grafeno é a capacidade de acelerar a corrente que circula por ela mediante un campo magnético. Ao mesmo tempo, grafeno maior condutividade eléctrica que o silicio.
En , os procesadores baseados en transistores de grafeno poderán funcionar en frecuencias próximas aos terahercios. Mentres que a frecuencia de funcionamento dos chips modernos está fixada en 4-5 gigahercios.
Os primeiros prototipos de transistores de grafeno . Dende entón enxeñeiros procesos de “montaxe” de dispositivos baseados neles. Moi recentemente, obtivéronse os primeiros resultados: un equipo de desenvolvedores da Universidade de Cambridge en marzo sobre o lanzamento en produción . Os enxeñeiros din que o novo dispositivo pode acelerar dez veces o funcionamento dos dispositivos electrónicos.
Dióxido de hafnio e seleniuro
O dióxido de hafnio tamén se usa na produción de microcircuítos . Utilízase para facer unha capa illante nunha porta de transistores. Pero hoxe os enxeñeiros propoñen usalo para optimizar o funcionamento dos transistores de silicio.
/ foto PD
A principios do ano pasado, científicos de Stanford , que se a estrutura cristalina do dióxido de hafnio se reorganiza dun xeito especial, entón (responsable da capacidade do medio para transmitir un campo eléctrico) aumentará máis de catro veces. Se usas tal material ao crear portas de transistores, podes reducir significativamente a influencia .
Tamén científicos estadounidenses reducir o tamaño dos transistores modernos usando seleniuros de hafnio e circonio. Pódense usar como un illante eficaz para transistores en lugar de óxido de silicio. Os seleniros teñen un grosor significativamente menor (tres átomos), mantendo un bo intervalo de banda. Este é un indicador que determina o consumo de enerxía do transistor. Os enxeñeiros xa o fixeron varios prototipos funcionales de dispositivos baseados en seleniuros de hafnio e circonio.
Agora os enxeñeiros teñen que resolver o problema de conectar tales transistores: desenvolver pequenos contactos axeitados para eles. Só despois disto será posible falar de produción en masa.
Disulfuro de molibdeno
O sulfuro de molibdeno en si é un semicondutor bastante pobre, que ten propiedades inferiores ao silicio. Pero un grupo de físicos da Universidade de Notre Dame descubriu que as películas delgadas de molibdeno (un átomo de grosor) teñen propiedades únicas: os transistores baseados nelas non pasan a corrente cando están apagados e requiren pouca enerxía para cambiar. Isto permítelles operar a baixas tensións.
Prototipo de transistor de molibdeno no laboratorio. Lawrence Berkeley en 2016. O dispositivo ten só un nanómetro de ancho. Os enxeñeiros din que estes transistores axudarán a estender a Lei de Moore.
Tamén transistor de bisulfuro de molibdeno o ano pasado enxeñeiros dunha universidade surcoreana. Espérase que a tecnoloxía atope aplicación en circuítos de control de pantallas OLED. Non obstante, aínda non se fala da produción en masa destes transistores.
A pesar diso, os investigadores de Stanford que a infraestrutura moderna para a produción de transistores pode ser reconstruída para funcionar con dispositivos de "molibdeno" cun custo mínimo. Queda por ver se será posible implementar este tipo de proxectos no futuro.
Sobre o que escribimos na nosa canle de Telegram:
Fonte: www.habr.com