半導体製品開発の代替アプローチについて説明します。
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前回 トランジスタの製造においてシリコンを代替し、その機能を拡張できる材料について。 今日は、半導体製品の開発に対する代替アプローチと、それがデータセンターでどのように使用されるかについて説明します。
圧電トランジスタ
このようなデバイスの構造には、圧電コンポーネントとピエゾ抵抗コンポーネントが含まれています。 XNUMX つ目は、電気インパルスを音インパルスに変換します。 XNUMX 番目のものはこれらの音波を吸収して圧縮し、それに応じてトランジスタを開閉します。 サマリウムセレン化物 () - 圧力に応じて 半導体（高抵抗）または金属として。
IBM は、圧電トランジスタの概念を最初に導入した企業の XNUMX つです。 同社のエンジニアはこの分野の開発に従事しています 。 英国国立物理研究所、エディンバラ大学およびオーバーン大学の同僚もこの方向に取り組んでいます。
圧電トランジスタは、シリコンデバイスよりも大幅に少ないエネルギーを消費します。 テクノロジー第一 スマートフォン、無線機器、レーダーなど、熱を除去するのが難しい小型機器に使用されます。
圧電トランジスタは、データセンターのサーバープロセッサにも応用できます。 この技術により、ハードウェアのエネルギー効率が向上し、データセンター運営者の IT インフラストラクチャのコストが削減されます。
トンネルトランジスタ
半導体デバイスメーカーにとっての主な課題の XNUMX つは、低電圧でスイッチングできるトランジスタを設計することです。 トンネルトランジスタはこの問題を解決できます。 このようなデバイスは次を使用して制御されます。 .
したがって、外部電圧が印加されると、電子が誘電体障壁を乗り越える可能性が高くなるため、トランジスタのスイッチングが速くなります。 その結果、デバイスの動作に必要な電圧は数分のXNUMXで済みます。
MIPT と日本の東北大学の科学者はトンネル トランジスタを開発しています。 彼らは二層グラフェンを使用して、 シリコン製のデバイスよりも 10 ～ 100 倍高速に動作するデバイスです。 エンジニアによると、彼らのテクノロジーは 最新のフラッグシップ モデルよりも XNUMX 倍生産性の高いプロセッサを設計します。
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さまざまな時期に、グラフェンに加えて、さまざまな材料を使用してトンネル トランジスタのプロトタイプが実装されました。 и 。 しかし、この技術はまだ研究室の壁を離れておらず、それをベースにしたデバイスの大規模生産についての話はありません。
スピントランジスタ
彼らの研究は電子スピンの動きに基づいています。 スピンは外部磁場の助けを借りて動き、スピンを一方向に整えてスピン流を形成します。 この電流で動作するデバイスは、シリコン トランジスタに比べてエネルギー消費が XNUMX 分の XNUMX です。 毎秒XNUMX億回の速度で。
スピンデバイスの主な利点 彼らの多才さ。 これらは、情報記憶装置、情報を読み取る検出器、および情報をチップの他の要素に送信するスイッチの機能を組み合わせています。
スピントランジスタの概念を開拓したと考えられている 1990 年にエンジニアの Supriyo Datta と Biswajit Das が開発。 以来、大手IT企業がこの分野の開発に乗り出し、 。 しかし、どうやって エンジニアによれば、スピントランジスタが消費者向け製品に登場するのはまだ遠い先のことだ。
金属対空気トランジスタ
核となる金属空気トランジスタの動作原理と設計は、トランジスタを彷彿とさせます。 。 一部の例外を除き、新しいトランジスタのドレインとソースは金属電極です。 デバイスのシャッターはそれらの下にあり、酸化膜で絶縁されています。
ドレインとソースは相互に XNUMX ナノメートルの距離に設定されているため、電子は空気層を自由に通過できます。 荷電粒子の交換は次の理由で起こります。 .
金属対空気トランジスタの開発 メルボルン大学RMITのチーム。 技術者らは、この技術はムーアの法則に「新たな命を吹き込み」、トランジスタから3Dネットワーク全体を構築することを可能にするだろうと述べている。 チップメーカーは技術プロセスを際限なく削減するのをやめ、コンパクトな 3D アーキテクチャの作成を開始できるようになります。
開発者らによると、新型トランジスタの動作周波数は数百ギガヘルツを超えるという。 テクノロジーを大衆に公開すると、コンピューティング システムの機能が拡張され、データ センターのサーバーのパフォーマンスが向上します。
チームは現在、研究を続けて技術的な問題を解決するための投資家を探しています。 ドレイン電極とソース電極は電界の影響で溶けてしまい、トランジスタの性能が低下します。 彼らは今後数年間でこの欠陥を修正する予定だ。 この後、エンジニアは製品を市場に出すための準備を開始します。
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出所： habr.com