मूर के नियम पर काबू पाना: भविष्य की ट्रांजिस्टर तकनीकें

हम सिलिकॉन के विकल्पों के बारे में बात कर रहे हैं।

/ तस्वीर लौरा ओकेल Unsplash

मूर का नियम, डेनार्ड का नियम और कूमी का नियम प्रासंगिकता खो रहे हैं। एक कारण यह है कि सिलिकॉन ट्रांजिस्टर अपनी तकनीकी सीमा के करीब पहुंच रहे हैं। हमने इस विषय पर विस्तार से चर्चा की पिछली पोस्ट में. आज हम उन सामग्रियों के बारे में बात कर रहे हैं जो भविष्य में सिलिकॉन की जगह ले सकती हैं और तीन कानूनों की वैधता बढ़ा सकती हैं, जिसका अर्थ है प्रोसेसर और उनका उपयोग करने वाले कंप्यूटिंग सिस्टम की दक्षता बढ़ाना (डेटा केंद्रों में सर्वर सहित)।



कार्बन नैनोट्यूब

कार्बन नैनोट्यूब सिलेंडर होते हैं जिनकी दीवारों में कार्बन की एक मोनोएटोमिक परत होती है। कार्बन परमाणुओं की त्रिज्या सिलिकॉन की तुलना में छोटी होती है, इसलिए नैनोट्यूब-आधारित ट्रांजिस्टर में इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और वर्तमान घनत्व अधिक होता है। परिणामस्वरूप, ट्रांजिस्टर की परिचालन गति बढ़ जाती है और इसकी बिजली की खपत कम हो जाती है। द्वारा के अनुसार विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय के इंजीनियरों की उत्पादकता पांच गुना बढ़ जाती है।

यह तथ्य कि कार्बन नैनोट्यूब में सिलिकॉन की तुलना में बेहतर विशेषताएं हैं, यह लंबे समय से ज्ञात है - पहले ऐसे ट्रांजिस्टर दिखाई दिए 20 साल पहले. लेकिन हाल ही में वैज्ञानिक पर्याप्त रूप से प्रभावी उपकरण बनाने के लिए कई तकनीकी सीमाओं को पार करने में कामयाब रहे हैं। तीन साल पहले, पहले से उल्लेखित विस्कॉन्सिन विश्वविद्यालय के भौतिकविदों ने एक नैनोट्यूब-आधारित ट्रांजिस्टर का एक प्रोटोटाइप प्रस्तुत किया था, जिसने आधुनिक सिलिकॉन उपकरणों से बेहतर प्रदर्शन किया था।

कार्बन नैनोट्यूब पर आधारित उपकरणों का एक अनुप्रयोग लचीला इलेक्ट्रॉनिक्स है। लेकिन अभी तक तकनीक प्रयोगशाला से आगे नहीं बढ़ पाई है और इसके बड़े पैमाने पर कार्यान्वयन की कोई बात नहीं है।

ग्राफीन नैनोरिबन्स

वे संकरी पट्टियाँ हैं ग्राफीन कई दसियों नैनोमीटर चौड़ा और माना जाता है भविष्य के ट्रांजिस्टर बनाने के लिए मुख्य सामग्रियों में से एक। ग्राफीन टेप की मुख्य संपत्ति चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके इसके माध्यम से बहने वाली धारा को तेज करने की क्षमता है। उसी समय, ग्राफीन 250 गुना है सिलिकॉन की तुलना में अधिक विद्युत चालकता।

पर कुछ आंकड़े, ग्राफीन ट्रांजिस्टर पर आधारित प्रोसेसर टेराहर्ट्ज़ के करीब आवृत्तियों पर काम करने में सक्षम होंगे। जबकि आधुनिक चिप्स की ऑपरेटिंग आवृत्ति 4-5 गीगाहर्ट्ज़ पर सेट है।

ग्राफीन ट्रांजिस्टर का पहला प्रोटोटाइप दस साल पहले सामने आया था. तब से इंजीनियर अनुकूलन करने का प्रयास कर रहा हूँ उनके आधार पर उपकरणों के "संयोजन" की प्रक्रियाएँ। हाल ही में, पहला परिणाम प्राप्त हुआ - मार्च में कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के डेवलपर्स की एक टीम की घोषणा की उत्पादन में लॉन्च के बारे में पहला ग्राफीन चिप्स. इंजीनियरों का कहना है कि नया उपकरण इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के संचालन को दस गुना तेज कर सकता है।

हेफ़नियम डाइऑक्साइड और सेलेनाइड

हेफ़नियम डाइऑक्साइड का उपयोग माइक्रो सर्किट के उत्पादन में भी किया जाता है 2007 वर्षों के साथ. इसका उपयोग ट्रांजिस्टर गेट पर इंसुलेटिंग परत बनाने के लिए किया जाता है। लेकिन आज इंजीनियर सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के संचालन को अनुकूलित करने के लिए इसका उपयोग करने का प्रस्ताव रखते हैं।

/ तस्वीर फ़्रिट्ज़चेन फ़्रिट्ज़ PD

पिछले साल की शुरुआत में, स्टैनफोर्ड के वैज्ञानिक खोज लिया है, कि यदि हेफ़नियम डाइऑक्साइड की क्रिस्टल संरचना को एक विशेष तरीके से पुनर्गठित किया जाता है, तो यह विद्युत स्थिरांक (विद्युत क्षेत्र संचारित करने की माध्यम की क्षमता के लिए जिम्मेदार) चार गुना से अधिक बढ़ जाएगी। यदि आप ट्रांजिस्टर गेट बनाते समय ऐसी सामग्री का उपयोग करते हैं, तो आप प्रभाव को काफी कम कर सकते हैं सुरंग प्रभाव.

अमेरिकी वैज्ञानिक भी एक रास्ता खोजें हेफ़नियम और ज़िरकोनियम सेलेनाइड्स का उपयोग करके आधुनिक ट्रांजिस्टर के आकार को कम करें। इन्हें सिलिकॉन ऑक्साइड के बजाय ट्रांजिस्टर के लिए एक प्रभावी इन्सुलेटर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। एक अच्छा बैंड गैप बनाए रखते हुए, सेलेनाइड्स की मोटाई काफी कम (तीन परमाणु) होती है। यह एक संकेतक है जो ट्रांजिस्टर की बिजली खपत को निर्धारित करता है। इंजीनियर पहले ही कर चुके हैं बनाने में कामयाब रहे हेफ़नियम और ज़िरकोनियम सेलेनाइड्स पर आधारित उपकरणों के कई कार्यशील प्रोटोटाइप।

अब इंजीनियरों को ऐसे ट्रांजिस्टर को जोड़ने की समस्या को हल करने की जरूरत है - उनके लिए उपयुक्त छोटे संपर्क विकसित करने की। इसके बाद ही बड़े पैमाने पर उत्पादन के बारे में बात करना संभव होगा।

मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड

मोलिब्डेनम सल्फाइड स्वयं एक खराब अर्धचालक है, जो गुणों में सिलिकॉन से कम है। लेकिन नॉट्रे डेम विश्वविद्यालय के भौतिकविदों के एक समूह ने पाया कि पतली मोलिब्डेनम फिल्मों (एक परमाणु मोटी) में अद्वितीय गुण होते हैं - उन पर आधारित ट्रांजिस्टर बंद होने पर करंट प्रवाहित नहीं करते हैं और स्विच करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह उन्हें कम वोल्टेज पर काम करने की अनुमति देता है।

मोलिब्डेनम ट्रांजिस्टर प्रोटोटाइप विकसित किया है प्रयोगशाला में। 2016 में लॉरेंस बर्कले। यह उपकरण केवल एक नैनोमीटर चौड़ा है। इंजीनियरों का कहना है कि ऐसे ट्रांजिस्टर मूर के नियम का विस्तार करने में मदद करेंगे।

पिछले वर्ष मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड ट्रांजिस्टर भी प्रस्तुत दक्षिण कोरियाई विश्वविद्यालय के इंजीनियर। उम्मीद है कि इस तकनीक का उपयोग OLED डिस्प्ले के नियंत्रण सर्किट में किया जा सकेगा। हालाँकि, ऐसे ट्रांजिस्टर के बड़े पैमाने पर उत्पादन के बारे में अभी तक कोई बात नहीं हुई है।

इसके बावजूद, स्टैनफोर्ड के शोधकर्ता दावाट्रांजिस्टर के उत्पादन के लिए आधुनिक बुनियादी ढांचे को न्यूनतम लागत पर "मोलिब्डेनम" उपकरणों के साथ काम करने के लिए फिर से बनाया जा सकता है। ऐसी परियोजनाओं को क्रियान्वित करना संभव होगा या नहीं यह भविष्य में देखा जाना बाकी है।

हम अपने टेलीग्राम चैनल में क्या लिखते हैं:

• एक IaaS प्रदाता ग्राहक कंपनियों के व्यक्तिगत डेटा की सुरक्षा कैसे करता है
• VMware EMPOWER 2019 इवेंट के बाद: वर्कस्पेस वन की मूल बातें सीखना
• एक साल बाद - जिसे जीडीपीआर के तहत जुर्माना मिला
• डेटा सेंटर कैसा काम कर रहे हैं - नए प्रोसेसर
• डेटा सेंटर कैसे काम कर रहे हैं: हाल के वर्षों के तकनीकी रुझान
• IoT नेटवर्क की सुरक्षा कैसे करें: खुला स्रोत मदद करेगा

स्रोत: www.habr.com