A félvezető termékek fejlesztésének alternatív megközelítéseit tárgyaljuk.
/ fotó Unsplash
Utoljára olyan anyagokról, amelyek helyettesíthetik a szilíciumot a tranzisztorok gyártása során, és bővíthetik képességeiket. Ma a félvezető termékek fejlesztésének alternatív megközelítéseit és az adatközpontokban való felhasználásukat tárgyaljuk.
Piezoelektromos tranzisztorok
Az ilyen eszközök szerkezetükben piezoelektromos és piezorezisztív komponensek vannak. Az első az elektromos impulzusokat hangimpulzusokká alakítja. A második elnyeli ezeket a hanghullámokat, összenyomja és ennek megfelelően kinyitja vagy bezárja a tranzisztort. Szamárium-szelenid () - nyomástól függően akár félvezetőként (nagy ellenállású), akár fémként.
Az IBM az elsők között vezette be a piezoelektromos tranzisztor fogalmát. A cég mérnökei ezen a területen fejlesztésekkel foglalkoznak . Az Egyesült Királyság Nemzeti Fizikai Laboratóriumából, az Edinburgh-i Egyetemről és az Auburn-ről dolgozó kollégáik is ebben az irányban dolgoznak.
A piezoelektromos tranzisztor lényegesen kevesebb energiát disszipál, mint a szilícium eszközök. Első a technológia kis eszközökben, amelyekből nehéz eltávolítani a hőt - okostelefonok, rádiókészülékek, radarok.
A piezoelektromos tranzisztorok az adatközpontok szerverprocesszoraiban is alkalmazhatók. A technológia növeli a hardverek energiahatékonyságát, és csökkenti az adatközpontok üzemeltetőinek költségeit az IT infrastruktúrában.
Alagúttranzisztorok
A félvezető eszközök gyártóinak egyik fő kihívása az alacsony feszültségen kapcsolható tranzisztorok tervezése. Az alagúttranzisztorok megoldhatják ezt a problémát. Az ilyen eszközök vezérlése segítségével történik .
Így külső feszültség alkalmazásakor a tranzisztor gyorsabban kapcsol, mert az elektronok nagyobb valószínűséggel veszik át a dielektromos gátat. Ennek eredményeként a készülék többszörösen kisebb feszültséget igényel a működéséhez.
A MIPT és a japán Tohoku Egyetem tudósai alagúttranzisztorokat fejlesztenek. Kétrétegű grafént használtak olyan eszköz, amely 10-100-szor gyorsabban működik, mint szilícium társai. A mérnökök szerint a technológiájuk olyan processzorokat tervez, amelyek hússzor termelékenyebbek lesznek, mint a modern zászlóshajó modellek.
/ fotó PD
Különböző időkben alagúttranzisztorok prototípusait különféle anyagok felhasználásával valósították meg - a grafén mellett и . A technológia azonban még nem lépett ki a laboratóriumok falai közül, és szó sincs nagyüzemi, erre épülő készülékgyártásról.
Spin tranzisztorok
Munkájuk az elektron spinek mozgásán alapul. A spinek egy külső mágneses tér segítségével mozognak, amely egy irányba rendezi őket és spináramot képez. Az ezzel az árammal működő eszközök százszor kevesebb energiát fogyasztanak, mint a szilícium tranzisztorok, ill másodpercenként milliárdszoros sebességgel.
A spin eszközök fő előnye sokoldalúságukat. Egyesítik az információtároló eszköz, az azt leolvasó detektor és a chip más elemei felé továbbító kapcsoló funkcióit.
Úgy gondolják, hogy úttörő volt a spin-tranzisztor koncepciójában Supriyo Datta és Biswajit Das mérnökök 1990-ben. Azóta a nagy informatikai cégek elkezdtek fejlesztéseket ezen a területen, . Azonban hogyan mérnökök, a spin tranzisztorok még mindig nagyon messze vannak attól, hogy megjelenjenek a fogyasztói termékekben.
Fém-levegő tranzisztorok
Lényegében a fém-levegő tranzisztor működési elve és kialakítása a tranzisztorokra emlékeztet . Néhány kivétellel: az új tranzisztor lefolyója és forrása fémelektródák. A készülék redőnye alattuk található, és oxidfilmmel van szigetelve.
A lefolyó és a forrás egymástól harminc nanométer távolságra van beállítva, ami lehetővé teszi az elektronok szabad áthaladását a légteren. A töltött részecskék cseréje miatt következik be .
Fém-levegő tranzisztorok fejlesztése a Melbourne-i Egyetem csapata - RMIT. A mérnökök szerint a technológia „új életet lehel” Moore törvényébe, és lehetővé teszi, hogy tranzisztorokból teljes 3D-s hálózatokat építsünk fel. A chipgyártók leállíthatják a technológiai folyamatok végtelen csökkentését, és elkezdhetik kompakt 3D architektúrák létrehozását.
A fejlesztők szerint az új típusú tranzisztorok működési frekvenciája meghaladja majd a több száz gigahertzet. A technológia tömegekhez való eljuttatása kibővíti a számítástechnikai rendszerek képességeit és növeli az adatközpontok szervereinek teljesítményét.
A csapat most befektetőket keres a kutatás folytatására és a technológiai nehézségek megoldására. A lefolyó és a forráselektródák megolvadnak az elektromos tér hatására - ez csökkenti a tranzisztor teljesítményét. A hiányosság kijavítását a következő néhány évben tervezik. Ezt követően a mérnökök megkezdik a termék piaci bevezetésének előkészítését.
Amiről még írunk céges blogunkban:
Forrás: will.com