🥇 "Melanggar" Hukum Moore: Teknologi Transistor Masa Depan

Kita ngomong babagan alternatif kanggo silikon.

/ foto Laura Okel Unsplash

Hukum Moore, Hukum Dennard lan Aturan Coomey ilang relevansi. Salah sawijining alasan yaiku transistor silikon wis nyedhak watesan teknologi. Kita ngrembug topik iki kanthi rinci ing kirim sadurunge. Dina iki kita ngomong babagan bahan sing ing mangsa ngarep bisa ngganti silikon lan ngluwihi validitas telung hukum, sing tegese nambah efisiensi prosesor lan sistem komputasi sing digunakake (kalebu server ing pusat data).
 

karbon nanotube

Karbon nanotube yaiku silinder sing temboke kasusun saka lapisan monoatomik karbon. Radius atom karbon luwih cilik tinimbang silikon, mula transistor berbasis nanotube nduweni mobilitas elektron lan kapadhetan arus sing luwih dhuwur. Akibaté, kacepetan operasi transistor mundhak lan konsumsi daya sudo. Miturut miturut engineers saka Universitas Wisconsin-Madison, produktivitas mundhak fivefold.

Kasunyatan manawa nanotube karbon duwe ciri sing luwih apik tinimbang silikon wis suwe dikenal - transistor kasebut pisanan muncul. liwat 20 taun ago. Nanging mung bubar para ilmuwan bisa ngatasi sawetara watesan teknologi kanggo nggawe piranti sing cukup efektif. Telung taun kepungkur, fisikawan saka Universitas Wisconsin sing wis kasebut wis nampilake prototipe transistor berbasis nanotube, sing ngluwihi piranti silikon modern.

Salah sawijining aplikasi piranti adhedhasar karbon nanotube yaiku elektronik fleksibel. Nanging nganti saiki teknologi kasebut durung ngluwihi laboratorium lan ora ana omongan babagan implementasine massal.

Pita nano graphene

Padha ngudani sempit graphene sawetara puluhan nanometer sudhut lan dianggep salah sawijining bahan utama kanggo nggawe transistor ing mangsa ngarep. Properti utama pita graphene yaiku kemampuan kanggo nyepetake arus sing mili liwat kanthi nggunakake medan magnet. Ing wektu sing padha, graphene wis 250 kaping konduktivitas listrik luwih gedhe tinimbang silikon.

Miturut sawetara data, prosesor adhedhasar transistor graphene bakal bisa operate ing frekuensi cedhak terahertz. Nalika frekuensi operasi chip modern disetel ing 4-5 gigahertz.

Prototipe pisanan transistor graphene muncul sepuluh taun kepungkur. Wiwit iku insinyur nyoba kanggo ngoptimalake pangolahan "ngrakit" piranti adhedhasar mau. Bubar banget, asil pisanan dipikolehi - tim pangembang saka Universitas Cambridge ing Maret diumumake babagan peluncuran menyang produksi Kripik graphene pisanan. Insinyur ujar manawa piranti anyar bisa nyepetake operasi piranti elektronik kaping sepuluh.

Hafnium dioksida lan selenide

Hafnium dioxide uga digunakake ing produksi microcircuits saka taun 2007. Iki digunakake kanggo nggawe lapisan insulasi ing gerbang transistor. Nanging saiki engineers ngusulake nggunakake kanggo ngoptimalake operasi transistor silikon.

/ foto Fritzchens Fritz PD

Awal taun kepungkur, ilmuwan saka Stanford ditemokake, yen struktur kristal hafnium dioksida diatur maneh kanthi cara khusus, mula konstanta listrik (tanggung jawab kanggo kemampuan medium kanggo ngirim medan listrik) bakal nambah luwih saka kaping papat. Yen sampeyan nggunakake bahan kasebut nalika nggawe gerbang transistor, sampeyan bisa nyuda pengaruhe efek trowongan.

Uga ilmuwan Amerika nemu dalan nyuda ukuran transistor modern nggunakake hafnium lan zirconium selenides. Bisa digunakake minangka insulator efektif kanggo transistor tinimbang silikon oksida. Selenides nduweni kekandelan sing luwih cilik (telung atom), nalika njaga celah pita sing apik. Iki minangka indikator sing nemtokake konsumsi daya transistor. Engineers wis ngatur kanggo nggawe sawetara prototipe piranti adhedhasar hafnium lan zirconium selenides.

Saiki insinyur kudu ngatasi masalah nyambungake transistor kasebut - kanggo ngembangake kontak cilik sing cocog kanggo dheweke. Mung sawise iki bakal bisa ngomong babagan produksi massal.

Molybdenum disulfida

Molybdenum sulfida dhewe minangka semikonduktor sing rada miskin, sing luwih murah tinimbang silikon. Nanging sakelompok fisikawan saka Universitas Notre Dame nemokake manawa film molibdenum tipis (kandel siji atom) nduweni sifat unik - transistor adhedhasar ora ngliwati arus nalika dipateni lan mbutuhake energi sithik kanggo ngalih. Iki ngidini kanggo operate ing voltase kurang.

Prototipe transistor molibdenum dikembangke ing laboratorium. Lawrence Berkeley ing 2016. Piranti kasebut mung ambane siji nanometer. Insinyur ujar manawa transistor kasebut bakal mbantu ngluwihi Hukum Moore.

Uga molybdenum disulfide transistor pungkasan taun diwenehi insinyur saka universitas Korea Kidul. Teknologi kasebut samesthine bakal nemokake aplikasi ing sirkuit kontrol tampilan OLED. Nanging, durung ana pirembagan babagan produksi massal transistor kasebut.

Senadyan iki, peneliti saka Stanford pratelanyen infrastruktur modern kanggo produksi transistor bisa dibangun maneh kanggo nggarap piranti "molybdenum" kanthi biaya minimal. Apa bakal bisa kanggo ngleksanakake proyek kuwi isih kanggo katon ing mangsa ngarep.

Apa sing kita tulis ing saluran Telegram: