Kita berbicara tentang alternatif pengganti silikon.
/ foto Unsplash
Hukum Moore, hukum Dennard, dan aturan Koomey kehilangan relevansinya. Salah satu alasannya adalah transistor silikon mendekati batas teknologinya. Kami membahas topik ini secara rinci . Hari ini kita berbicara tentang bahan yang di masa depan dapat menggantikan silikon dan memperpanjang validitas ketiga undang-undang tersebut, yang berarti meningkatkan efisiensi prosesor dan sistem komputasi yang menggunakannya (termasuk server di pusat data).
Tabung nano karbon
Tabung nano karbon adalah silinder yang dindingnya terdiri dari lapisan karbon monatomik. Jari-jari atom karbon lebih kecil dibandingkan silikon, sehingga transistor berbasis nanotube memiliki mobilitas elektron dan rapat arus yang lebih tinggi. Akibatnya, kecepatan operasi transistor meningkat dan konsumsi dayanya berkurang. Oleh insinyur dari Universitas Wisconsin-Madison, produktivitas meningkat lima kali lipat.
Fakta bahwa tabung nano karbon memiliki karakteristik yang lebih baik daripada silikon telah diketahui sejak lama - transistor pertama kali muncul . Namun baru belakangan ini para ilmuwan berhasil mengatasi sejumlah keterbatasan teknologi untuk menciptakan perangkat yang cukup efektif. Tiga tahun lalu, fisikawan dari Universitas Wisconsin yang telah disebutkan mempresentasikan prototipe transistor berbasis nanotube, yang mengungguli perangkat silikon modern.
Salah satu aplikasi perangkat berbasis karbon nanotube adalah elektronik fleksibel. Namun sejauh ini teknologi tersebut belum melampaui laboratorium dan belum ada pembicaraan mengenai penerapannya secara massal.
Pita nano grafena
Itu adalah garis-garis sempit lebarnya beberapa puluh nanometer dan salah satu bahan utama pembuatan transistor masa depan. Sifat utama pita graphene adalah kemampuannya untuk mempercepat arus yang mengalir melaluinya menggunakan medan magnet. Pada saat yang sama, graphene konduktivitas listrik yang lebih besar dibandingkan silikon.
Pada , prosesor berbasis transistor graphene akan dapat beroperasi pada frekuensi mendekati terahertz. Sedangkan frekuensi operasi chip modern ditetapkan pada 4–5 gigahertz.
Prototipe pertama transistor graphene . Sejak itu para insinyur proses “perakitan” perangkat berdasarkan perangkat tersebut. Baru-baru ini, hasil pertama diperoleh - tim pengembang dari Universitas Cambridge pada bulan Maret tentang peluncuran ke produksi . Para insinyur mengatakan bahwa perangkat baru ini dapat mempercepat pengoperasian perangkat elektronik sepuluh kali lipat.
Hafnium dioksida dan selenida
Hafnium dioksida juga digunakan dalam produksi sirkuit mikro . Ini digunakan untuk membuat lapisan isolasi pada gerbang transistor. Namun saat ini para insinyur mengusulkan untuk menggunakannya untuk mengoptimalkan pengoperasian transistor silikon.
/ foto PD
Awal tahun lalu, ilmuwan dari Stanford , bahwa jika struktur kristal hafnium dioksida ditata ulang dengan cara khusus, maka itu (bertanggung jawab atas kemampuan medium untuk mentransmisikan medan listrik) akan meningkat lebih dari empat kali lipat. Jika Anda menggunakan bahan tersebut saat membuat gerbang transistor, Anda dapat mengurangi pengaruhnya secara signifikan .
Juga ilmuwan Amerika mengurangi ukuran transistor modern menggunakan selenida hafnium dan zirkonium. Mereka dapat digunakan sebagai isolator efektif untuk transistor sebagai pengganti silikon oksida. Selenida memiliki ketebalan yang jauh lebih kecil (tiga atom), dengan tetap mempertahankan celah pita yang baik. Ini adalah indikator yang menentukan konsumsi daya transistor. Para insinyur sudah melakukannya beberapa prototipe perangkat yang berfungsi berdasarkan hafnium dan zirkonium selenida.
Sekarang para insinyur perlu memecahkan masalah menghubungkan transistor tersebut - untuk mengembangkan kontak kecil yang sesuai untuk mereka. Hanya dengan begitu kita bisa membicarakan produksi massal.
Molibdenum disulfida
Molibdenum sulfida sendiri adalah semikonduktor yang agak buruk, yang sifatnya lebih rendah daripada silikon. Tetapi sekelompok fisikawan dari Universitas Notre Dame menemukan bahwa film molibdenum tipis (setebal satu atom) memiliki sifat unik - transistor berdasarkan film tersebut tidak mengalirkan arus ketika dimatikan dan memerlukan sedikit energi untuk beralih. Hal ini memungkinkan mereka untuk beroperasi pada tegangan rendah.
Prototipe transistor molibdenum di laboratorium. Lawrence Berkeley pada tahun 2016. Perangkat ini lebarnya hanya satu nanometer. Para insinyur mengatakan transistor semacam itu akan membantu memperluas Hukum Moore.
Juga transistor molibdenum disulfida tahun lalu insinyur dari universitas Korea Selatan. Teknologi ini diharapkan dapat diterapkan pada sirkuit kontrol layar OLED. Namun, belum ada pembicaraan tentang produksi massal transistor tersebut.
Meskipun demikian, peneliti dari Stanford bahwa infrastruktur modern untuk produksi transistor dapat dibangun kembali agar dapat berfungsi dengan perangkat “molibdenum” dengan biaya minimal. Apakah mungkin untuk melaksanakan proyek-proyek tersebut masih harus dilihat di masa depan.
Apa yang kami tulis di saluran Telegram kami:
Sumber: www.habr.com