मूर के नियम पर काबू पाना: पारंपरिक प्लेनर ट्रांजिस्टर को कैसे बदलें

हम सेमीकंडक्टर उत्पादों के विकास के लिए वैकल्पिक दृष्टिकोण पर चर्चा करते हैं।

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पिछली बार हम बोले उन सामग्रियों के बारे में जो ट्रांजिस्टर के उत्पादन में सिलिकॉन की जगह ले सकती हैं और उनकी क्षमताओं का विस्तार कर सकती हैं। आज हम सेमीकंडक्टर उत्पादों के विकास के वैकल्पिक तरीकों और डेटा केंद्रों में उनका उपयोग कैसे किया जाएगा, इस पर चर्चा कर रहे हैं।

पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांजिस्टर

ऐसे उपकरणों की संरचना में पीज़ोइलेक्ट्रिक और पीज़ोरेसिस्टिव घटक होते हैं। पहला विद्युत आवेगों को ध्वनि आवेगों में परिवर्तित करता है। दूसरा इन ध्वनि तरंगों को अवशोषित करता है, संपीड़ित करता है और, तदनुसार, ट्रांजिस्टर को खोलता या बंद करता है। समैरियम सेलेनाइड (स्लाइड 14) - दबाव पर निर्भर करता है वह व्यवहार करता है या तो अर्धचालक (उच्च प्रतिरोध) के रूप में या धातु के रूप में।

आईबीएम पीज़ोइलेक्ट्रिक ट्रांजिस्टर की अवधारणा पेश करने वाले पहले लोगों में से एक था। कंपनी के इंजीनियर इस क्षेत्र में विकास में लगे हुए हैं 2012 से. यूके नेशनल फिजिकल लेबोरेटरी, एडिनबर्ग और ऑबर्न विश्वविद्यालय के उनके सहयोगी भी इस दिशा में काम कर रहे हैं।

एक पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांजिस्टर सिलिकॉन उपकरणों की तुलना में काफी कम ऊर्जा बर्बाद करता है। प्रौद्योगिकी पहले उपयोग करने की योजना छोटे गैजेट्स में जिनसे गर्मी निकालना मुश्किल होता है - स्मार्टफोन, रेडियो डिवाइस, रडार।

पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांजिस्टर का उपयोग डेटा केंद्रों के लिए सर्वर प्रोसेसर में भी किया जा सकता है। प्रौद्योगिकी हार्डवेयर की ऊर्जा दक्षता बढ़ाएगी और आईटी बुनियादी ढांचे पर डेटा सेंटर ऑपरेटरों की लागत कम करेगी।

सुरंग ट्रांजिस्टर

सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माताओं के लिए मुख्य चुनौतियों में से एक ऐसे ट्रांजिस्टर को डिजाइन करना है जिन्हें कम वोल्टेज पर स्विच किया जा सके। टनल ट्रांजिस्टर इस समस्या का समाधान कर सकते हैं। ऐसे उपकरणों का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है क्वांटम सुरंग प्रभाव.

इस प्रकार, जब कोई बाहरी वोल्टेज लगाया जाता है, तो ट्रांजिस्टर तेजी से स्विच करता है क्योंकि इलेक्ट्रॉनों द्वारा ढांकता हुआ अवरोध को पार करने की अधिक संभावना होती है। परिणामस्वरूप, डिवाइस को संचालित करने के लिए कई गुना कम वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

एमआईपीटी और जापान के तोहोकू विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक सुरंग ट्रांजिस्टर विकसित कर रहे हैं। उन्होंने इसके लिए डबल-लेयर ग्राफीन का उपयोग किया बनाने एक उपकरण जो अपने सिलिकॉन समकक्षों की तुलना में 10-100 गुना तेजी से काम करता है। इंजीनियरों के मुताबिक उनकी तकनीक अनुमति देगा ऐसे डिज़ाइन प्रोसेसर जो आधुनिक फ्लैगशिप मॉडलों की तुलना में बीस गुना अधिक उत्पादक होंगे।

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अलग-अलग समय में, सुरंग ट्रांजिस्टर के प्रोटोटाइप को विभिन्न सामग्रियों का उपयोग करके लागू किया गया था - ग्राफीन के अलावा, वे थे नैनोट्यूब и सिलिकॉन. हालाँकि, प्रौद्योगिकी ने अभी तक प्रयोगशालाओं की दीवारों को नहीं छोड़ा है, और इस पर आधारित उपकरणों के बड़े पैमाने पर उत्पादन की कोई बात नहीं है।

स्पिन ट्रांजिस्टर

उनका कार्य इलेक्ट्रॉन स्पिन की गति पर आधारित है। स्पिन एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की मदद से चलती है, जो उन्हें एक दिशा में आदेश देती है और एक स्पिन धारा बनाती है। इस करंट से चलने वाले उपकरण सिलिकॉन ट्रांजिस्टर की तुलना में सौ गुना कम ऊर्जा की खपत करते हैं, और स्विच कर सकते हैं प्रति सेकंड एक अरब बार की दर से।

स्पिन उपकरणों का मुख्य लाभ है उनकी बहुमुखी प्रतिभा. वे एक सूचना भंडारण उपकरण, इसे पढ़ने के लिए एक डिटेक्टर और इसे चिप के अन्य तत्वों तक प्रसारित करने के लिए एक स्विच के कार्यों को जोड़ते हैं।

ऐसा माना जाता है कि उन्होंने स्पिन ट्रांजिस्टर की अवधारणा को आगे बढ़ाया है प्रस्तुत 1990 में इंजीनियर सुप्रियो दत्ता और बिस्वजीत दास। तब से, बड़ी आईटी कंपनियों ने इस क्षेत्र में विकास किया है, उदाहरण के लिए इंटेल. हालाँकि, कैसे पहचानना इंजीनियरों के अनुसार, स्पिन ट्रांजिस्टर अभी भी उपभोक्ता उत्पादों में प्रदर्शित होने से काफी दूर हैं।

धातु से हवा में चलने वाले ट्रांजिस्टर

इसके मूल में, धातु-वायु ट्रांजिस्टर के संचालन सिद्धांत और डिज़ाइन ट्रांजिस्टर की याद दिलाते हैं MOSFET. कुछ अपवादों के साथ: नए ट्रांजिस्टर का ड्रेन और स्रोत धातु इलेक्ट्रोड हैं। डिवाइस का शटर उनके नीचे स्थित है और ऑक्साइड फिल्म से अछूता है।

नाली और स्रोत को एक दूसरे से तीस नैनोमीटर की दूरी पर स्थापित किया गया है, जो इलेक्ट्रॉनों को वायु स्थान से स्वतंत्र रूप से गुजरने की अनुमति देता है। आवेशित कणों का आदान-प्रदान किसके कारण होता है? ऑटो-इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन.

धातु से वायु ट्रांजिस्टर का विकास में लगे मेलबर्न विश्वविद्यालय - आरएमआईटी की एक टीम। इंजीनियरों का कहना है कि प्रौद्योगिकी मूर के नियम में "नई जान फूंक देगी" और ट्रांजिस्टर से संपूर्ण 3डी नेटवर्क बनाना संभव बना देगी। चिप निर्माता तकनीकी प्रक्रियाओं को अंतहीन रूप से कम करने और कॉम्पैक्ट 3डी आर्किटेक्चर बनाना शुरू करने में सक्षम होंगे।

डेवलपर्स के अनुसार, नए प्रकार के ट्रांजिस्टर की ऑपरेटिंग आवृत्ति सैकड़ों गीगाहर्ट्ज़ से अधिक होगी। जनता के लिए प्रौद्योगिकी जारी करने से कंप्यूटिंग सिस्टम की क्षमताओं का विस्तार होगा और डेटा केंद्रों में सर्वर के प्रदर्शन में वृद्धि होगी।

टीम अब अपना शोध जारी रखने और तकनीकी कठिनाइयों को हल करने के लिए निवेशकों की तलाश कर रही है। विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में नाली और स्रोत इलेक्ट्रोड पिघल जाते हैं - इससे ट्रांजिस्टर का प्रदर्शन कम हो जाता है। उनकी योजना अगले कुछ वर्षों में इस कमी को दूर करने की है। इसके बाद इंजीनियर उत्पाद को बाजार में लाने की तैयारी शुरू कर देंगे।

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स्रोत: www.habr.com