Біз жартылай өткізгіш өнімдерді әзірлеудің баламалы тәсілдерін талқылаймыз.
/ фото Unsplash
Өткен жолы транзисторлар өндірісінде кремнийді алмастыра алатын және олардың мүмкіндіктерін кеңейтетін материалдар туралы. Бүгін біз жартылай өткізгіш өнімдерді әзірлеудің баламалы тәсілдерін және олардың деректер орталықтарында қалай қолданылатынын талқылап жатырмыз.
Пьезоэлектрлік транзисторлар
Мұндай құрылғылардың құрылымында пьезоэлектрлік және пьезорезистивті компоненттер бар. Біріншісі электрлік импульстарды дыбыс импульстарына айналдырады. Екіншісі осы дыбыс толқындарын сіңіреді, қысады және сәйкесінше транзисторды ашады немесе жабады. Самарий селениді () - қысымға байланысты жартылай өткізгіш (жоғары кедергі) немесе металл ретінде.
IBM компаниясы пьезоэлектрлік транзистор тұжырымдамасын енгізген алғашқылардың бірі болды. Компанияның инженерлері осы саладағы әзірлемелермен айналысады . Олардың Ұлыбританияның Ұлттық физикалық зертханасындағы, Эдинбург университетіндегі және Оберндегі әріптестері де осы бағытта жұмыс жасауда.
Пьезоэлектрлік транзистор кремний құрылғыларына қарағанда айтарлықтай аз энергияны бөледі. Бірінші технология жылуды кетіру қиын шағын гаджеттерде - смартфондар, радиоқұрылғылар, радарлар.
Пьезоэлектрлік транзисторлар сонымен қатар деректер орталықтарына арналған серверлік процессорларда қосымшаларды таба алады. Технология аппараттық құралдардың энергия тиімділігін арттырады және деректер орталығы операторларының АТ-инфрақұрылымындағы шығындарын азайтады.
Туннельдік транзисторлар
Жартылай өткізгішті құрылғыларды өндірушілер үшін негізгі қиындықтардың бірі төмен кернеулерде ауыстырылатын транзисторларды жобалау болып табылады. Туннельдік транзисторлар бұл мәселені шеше алады. Мұндай құрылғылар арқылы басқарылады .
Осылайша, сыртқы кернеу қолданылған кезде транзистор тезірек ауысады, себебі электрондар диэлектрлік кедергіні жеңу ықтималдығы жоғары. Нәтижесінде құрылғы жұмыс істеу үшін бірнеше есе аз кернеуді қажет етеді.
MIPT және Жапонияның Тохоку университетінің ғалымдары туннельдік транзисторларды жасауда. Олар екі қабатты графенді пайдаланды кремний аналогтарынан 10-100 есе жылдам жұмыс істейтін құрылғы. Инженерлердің айтуынша, олардың технологиясы заманауи флагмандық үлгілерден жиырма есе өнімді болатын процессорларды құрастырыңыз.
/ фото PD
Әртүрлі уақытта туннельдік транзисторлардың прототиптері әртүрлі материалдардың көмегімен жүзеге асырылды - олар графеннен басқа и . Дегенмен, технология зертханалардың қабырғасынан әлі шыққан жоқ, оның негізінде құрылғыларды ауқымды өндіру туралы сөз жоқ.
Айналдыру транзисторлары
Олардың жұмысы электрон спиндерінің қозғалысына негізделген. Спиндер сыртқы магнит өрісінің көмегімен қозғалады, ол оларды бір бағытта реттейді және спиндік токты құрайды. Осы токпен жұмыс істейтін құрылғылар кремний транзисторларына қарағанда энергияны жүз есе аз тұтынады және секундына миллиард есе жылдамдықпен.
Айналдыру құрылғыларының негізгі артықшылығы олардың жан-жақтылығы. Олар ақпаратты сақтау құрылғысының, оны оқуға арналған детектордың және оны чиптің басқа элементтеріне жіберуге арналған қосқыштың функцияларын біріктіреді.
Айналдыру транзисторының тұжырымдамасын бастаған деп саналады инженерлер Суприя Датта және Бисваджит Дас 1990 ж. Содан бері ірі IT-компаниялар бұл салада дамуды бастады, . Дегенмен, қалай инженерлер, айналдыру транзисторлары тұтынушылық өнімдерде пайда болудан әлі де алыс.
Металл-ауа транзисторлары
Негізінде металл-ауа транзисторының жұмыс принципі мен дизайны транзисторларды еске түсіреді. . Кейбір ерекшеліктермен: жаңа транзистордың ағызу және көзі металл электродтар болып табылады. Құрылғының жапқышы олардың астында орналасқан және оксидті пленкамен оқшауланған.
Дренаж және көз бір-бірінен отыз нанометр қашықтықта орнатылады, бұл электрондардың ауа кеңістігі арқылы еркін өтуіне мүмкіндік береді. Зарядталған бөлшектердің алмасуы байланысты жүреді .
Металл-ауа транзисторларының дамуы Мельбурн университетінің командасы - RMIT. Инженерлер бұл технология Мур заңына «жаңа өмір береді» және транзисторлардан бүкіл 3D желілерін құруға мүмкіндік береді дейді. Чип өндірушілері технологиялық процестерді шексіз қысқартуды тоқтатып, ықшам 3D архитектурасын жасай бастайды.
Әзірлеушілердің айтуынша, транзисторлардың жаңа түрінің жұмыс жиілігі жүздеген гигагерцтен асады. Технологияларды көпшілікке шығару есептеу жүйелерінің мүмкіндіктерін кеңейтеді және деректер орталықтарындағы серверлердің өнімділігін арттырады.
Команда қазір зерттеулерін жалғастыру және технологиялық қиындықтарды шешу үшін инвесторларды іздеуде. Дренаждық және бастапқы электродтар электр өрісінің әсерінен еріп кетеді - бұл транзистордың өнімділігін төмендетеді. Олар алдағы бір-екі жылда кемшілікті түзетуді жоспарлап отыр. Осыдан кейін инженерлер өнімді нарыққа шығаруға дайындықты бастайды.
Корпоративтік блогымызда тағы не жазамыз:
Ақпарат көзі: www.habr.com