Խոսքը սիլիցիումի այլընտրանքների մասին է։
/ լուսանկար Unsplash
Մուրի օրենքը, Դենարդի օրենքը և Քումիի օրենքը կորցնում են իրենց արդիականությունը: Պատճառներից մեկն այն է, որ սիլիցիումային տրանզիստորները մոտենում են իրենց տեխնոլոգիական սահմանին: Մենք մանրամասն քննարկել ենք այս թեման . Այսօր մենք խոսում ենք այն նյութերի մասին, որոնք ապագայում կարող են փոխարինել սիլիկոնը և երկարացնել երեք օրենքների վավերականությունը, ինչը նշանակում է բարձրացնել պրոցեսորների և դրանք օգտագործող հաշվողական համակարգերի արդյունավետությունը (ներառյալ տվյալների կենտրոնների սերվերները):
Ածխածնային նանոխողովակներ
Ածխածնային նանոխողովակները բալոններ են, որոնց պատերը բաղկացած են ածխածնի միատոմային շերտից: Ածխածնի ատոմների շառավիղն ավելի փոքր է, քան սիլիցիումինը, ուստի նանոխողովակների վրա հիմնված տրանզիստորներն ունեն ավելի բարձր էլեկտրոնների շարժունակություն և հոսանքի խտություն: Արդյունքում տրանզիստորի աշխատանքային արագությունը մեծանում է, իսկ էներգիայի սպառումը նվազում է: Ըստ Վիսկոնսին-Մեդիսոնի համալսարանի ինժեներների արտադրողականությունը հինգ անգամ ավելանում է:
Այն, որ ածխածնային նանոխողովակներն ավելի լավ բնութագրեր ունեն, քան սիլիցիումը, հայտնի է վաղուց. առաջին նման տրանզիստորները հայտնվեցին: . Սակայն միայն վերջերս են գիտնականներին հաջողվել հաղթահարել մի շարք տեխնոլոգիական սահմանափակումներ՝ բավականաչափ արդյունավետ սարք ստեղծելու համար։ Երեք տարի առաջ Վիսկոնսինի արդեն հիշատակված համալսարանի ֆիզիկոսները ներկայացրեցին նանոխողովակների վրա հիմնված տրանզիստորի նախատիպը, որը գերազանցում էր ժամանակակից սիլիկոնային սարքերին։
Ածխածնային նանոխողովակների վրա հիմնված սարքերի կիրառություններից մեկը ճկուն էլեկտրոնիկան է: Բայց մինչ այժմ տեխնոլոգիան լաբորատորիայի սահմաններից դուրս չի եկել ու դրա մասսայական ներդրման մասին խոսք չկա։
Գրաֆենային նանոժապավեններ
Դրանք նեղ շերտեր են մի քանի տասնյակ նանոմետր լայնությամբ և ապագայի տրանզիստորների ստեղծման հիմնական նյութերից մեկը: Գրաֆենի ժապավենի հիմնական հատկությունը մագնիսական դաշտի միջոցով դրա միջով անցնող հոսանքն արագացնելու ունակությունն է։ Միաժամանակ՝ գրաֆեն ավելի մեծ էլեկտրական հաղորդունակություն, քան սիլիցիումը:
On , գրաֆենի տրանզիստորների վրա հիմնված պրոցեսորները կկարողանան աշխատել տերահերցին մոտ հաճախականություններով։ Մինչդեռ ժամանակակից չիպերի գործառնական հաճախականությունը սահմանված է 4–5 գիգահերց։
Գրաֆենի տրանզիստորների առաջին նախատիպերը . Այդ ժամանակից ի վեր ինժեներներ դրանց հիման վրա սարքերի «հավաքման» գործընթացները։ Բոլորովին վերջերս ստացվեցին առաջին արդյունքները՝ մարտին Քեմբրիջի համալսարանի մշակողների թիմը արտադրության մեջ մտնելու մասին . Ինժեներները նշում են, որ նոր սարքը կարող է տասնապատիկ արագացնել էլեկտրոնային սարքերի աշխատանքը։
Հաֆնիումի երկօքսիդ և սելենիդ
Հաֆնիումի երկօքսիդը նույնպես օգտագործվում է միկրոսխեմաների արտադրության մեջ . Այն օգտագործվում է տրանզիստորի դարպասի վրա մեկուսիչ շերտ պատրաստելու համար: Սակայն այսօր ինժեներներն առաջարկում են այն օգտագործել սիլիցիումային տրանզիստորների աշխատանքը օպտիմալացնելու համար:
/ լուսանկար PD
Անցյալ տարվա սկզբին Սթենֆորդի գիտնականները , որ եթե հաֆնիումի երկօքսիդի բյուրեղային կառուցվածքը վերակազմավորվի հատուկ ձևով, ապա այն. (պատասխանատու է կրիչի էլեկտրական դաշտը փոխանցելու ունակության համար) կավելանա ավելի քան չորս անգամ: Եթե դուք օգտագործում եք նման նյութ, երբ ստեղծում եք տրանզիստորային դարպասներ, կարող եք զգալիորեն նվազեցնել ազդեցությունը .
Նաև ամերիկացի գիտնականներ նվազեցնել ժամանակակից տրանզիստորների չափերը՝ օգտագործելով հաֆնիումի և ցիրկոնիումի սելենիդները: Դրանք կարող են օգտագործվել որպես տրանզիստորների արդյունավետ մեկուսիչ՝ սիլիցիումի օքսիդի փոխարեն: Սելենիդներն ունեն զգալիորեն ավելի փոքր հաստություն (երեք ատոմ), մինչդեռ պահպանում են լավ գոտու բացը: Սա ցուցանիշ է, որը որոշում է տրանզիստորի էներգիայի սպառումը: Ինժեներներն արդեն Հաֆնիումի և ցիրկոնիումի սելենիդների վրա հիմնված սարքերի մի քանի աշխատանքային նախատիպեր։
Այժմ ինժեներները պետք է լուծեն նման տրանզիստորների միացման խնդիրը՝ մշակել նրանց համար համապատասխան փոքր կոնտակտներ։ Միայն սրանից հետո հնարավոր կլինի խոսել զանգվածային արտադրության մասին։
Մոլիբդենի դիսուլֆիդ
Մոլիբդենի սուլֆիդն ինքնին բավականին վատ կիսահաղորդիչ է, որն իր հատկություններով զիջում է սիլիցիումին։ Բայց Նոտր Դամի համալսարանի մի խումբ ֆիզիկոսներ հայտնաբերեցին, որ բարակ մոլիբդենի թաղանթները (մեկ ատոմ հաստությամբ) ունեն յուրահատուկ հատկություններ. դրանց վրա հիմնված տրանզիստորները չեն անցնում հոսանքը, երբ անջատվում են և միացման համար քիչ էներգիա են պահանջում: Սա թույլ է տալիս նրանց աշխատել ցածր լարման պայմաններում:
Մոլիբդենի տրանզիստորի նախատիպը լաբորատորիայում։ Լոուրենս Բերքլին 2016թ. Սարքի լայնությունը ընդամենը մեկ նանոմետր է։ Ինժեներներն ասում են, որ նման տրանզիստորները կօգնեն ընդլայնել Մուրի օրենքը:
Նաև մոլիբդենի դիսուլֆիդային տրանզիստոր անցյալ տարի ինժեներներ Հարավային Կորեայի համալսարանից: Ակնկալվում է, որ տեխնոլոգիան կիրառություն կգտնի OLED էկրանների կառավարման սխեմաներում: Սակայն նման տրանզիստորների զանգվածային արտադրության մասին առայժմ խոսք չկա։
Չնայած դրան, հետազոտողները Ստենֆորդից որ տրանզիստորների արտադրության ժամանակակից ենթակառուցվածքը կարող է վերակառուցվել «մոլիբդենային» սարքերի հետ աշխատելու համար նվազագույն գնով։ Հնարավո՞ր կլինի նման նախագծեր իրականացնել, մնում է պարզել ապագայում։
Ինչի մասին ենք գրում մեր Telegram ալիքում.
Source: www.habr.com