Біз кремнийдің баламалары туралы айтып отырмыз.
/ фото Unsplash
Мур заңы, Деннар заңы және Куми ережесі өзектілігін жоғалтады. Мұның бір себебі - кремний транзисторларының технологиялық шегіне жақындауы. Біз бұл тақырыпты егжей-тегжейлі талқыладық . Бүгін біз болашақта кремнийді алмастыра алатын және үш заңның әрекет ету мерзімін ұзартуға болатын материалдар туралы айтып отырмыз, бұл процессорлар мен оларды пайдаланатын есептеу жүйелерінің (соның ішінде деректер орталықтарындағы серверлердің) тиімділігін арттыруды білдіреді.
Көміртекті нанотүтіктер
Көміртекті нанотүтіктер - бұл қабырғалары көміртегінің монотомды қабатынан тұратын цилиндрлер. Көміртек атомдарының радиусы кремнийге қарағанда кішірек, сондықтан нанотүтікке негізделген транзисторлар электрондардың қозғалғыштығы мен токтың тығыздығына ие. Нәтижесінде транзистордың жұмыс жылдамдығы артады және оның қуат тұтынуы азаяды. Авторы Висконсин-Мэдисон университетінің инженерлері еңбек өнімділігі бес есе артады.
Көміртекті нанотүтіктердің кремнийге қарағанда жақсы сипаттамалары бар екендігі ұзақ уақыт бойы белгілі болды - мұндай алғашқы транзисторлар пайда болды. . Бірақ жақында ғана ғалымдар жеткілікті тиімді құрылғы жасау үшін бірқатар технологиялық шектеулерді жеңе алды. Үш жыл бұрын жоғарыда аталған Висконсин университетінің физиктері заманауи кремний құрылғыларынан асып түсетін нанотүтікке негізделген транзистордың прототипін ұсынды.
Көміртекті нанотүтіктерге негізделген құрылғылардың бір қосымшасы икемді электроника болып табылады. Бірақ әлі күнге дейін технология зертханалық шеңберден шыққан жоқ және оны жаппай енгізу туралы әңгіме де жоқ.
Графен наноленталары
Олар тар жолақтар ені бірнеше ондаған нанометр және болашақ транзисторларын жасаудың негізгі материалдарының бірі. Графен таспасының негізгі қасиеті - магнит өрісінің көмегімен ол арқылы өтетін токты жеделдету мүмкіндігі. Сонымен бірге графен кремнийге қарағанда электр өткізгіштігі жоғары.
туралы , графен транзисторларына негізделген процессорлар терагерцке жақын жиіліктерде жұмыс істей алатын болады. Қазіргі заманғы чиптердің жұмыс жиілігі 4-5 гигагерц деңгейінде орнатылған.
Графен транзисторларының алғашқы прототиптері . Содан бері инженерлер олардың негізінде құрылғыларды «жинақтау» процестері. Жақында алғашқы нәтижелер алынды - наурыз айында Кембридж университетінің әзірлеушілер тобы өндіріске енгізу туралы . Инженерлер жаңа құрылғы электронды құрылғылардың жұмысын он есе жылдамдатады дейді.
Гафний диоксиді және селениді
Гафний диоксиді микросұлбаларды өндіруде де қолданылады . Ол транзисторлық қақпаға оқшаулағыш қабат жасау үшін қолданылады. Бірақ бүгінгі күні инженерлер оны кремний транзисторларының жұмысын оңтайландыру үшін пайдалануды ұсынады.
/ фото PD
Өткен жылдың басында Стэнфорд ғалымдары , егер гафний диоксидінің кристалдық құрылымы ерекше түрде қайта құрылса, онда ол (ортаның электр өрісін өткізу қабілетіне жауап береді) төрт еседен астам артады. Транзисторлық қақпаларды жасау кезінде мұндай материалды пайдалансаңыз, әсерді айтарлықтай азайтуға болады .
Сондай-ақ американдық ғалымдар гафний және цирконий селенидтерін пайдалана отырып, қазіргі заманғы транзисторлардың өлшемін азайту. Олар кремний оксидінің орнына транзисторлар үшін тиімді изолятор ретінде пайдаланылуы мүмкін. Селенидтер жақсы жолақ аралығын сақтай отырып, айтарлықтай кішірек қалыңдыққа ие (үш атом). Бұл транзистордың қуат тұтынуын анықтайтын көрсеткіш. Инженерлер қазірдің өзінде бар гафний және цирконий селенидтеріне негізделген құрылғылардың бірнеше жұмыс үлгілері.
Енді инженерлер мұндай транзисторларды қосу мәселесін шешуі керек - олар үшін сәйкес шағын контактілерді әзірлеу. Осыдан кейін ғана жаппай өндіріс туралы айтуға болады.
Молибден дисульфиді
Молибден сульфидінің өзі өте нашар жартылай өткізгіш болып табылады, оның қасиеттері кремнийден төмен. Бірақ Нотр-Дам университетінің бір топ физиктері жұқа молибден пленкаларының (қалыңдығы бір атом) бірегей қасиеттері бар екенін анықтады - олардың негізіндегі транзисторлар өшірілген кезде ток өткізбейді және ауысу үшін аз энергия қажет. Бұл олардың төмен кернеуде жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.
Молибден транзисторының прототипі зертханада. Лоуренс Беркли 2016 жылы. Құрылғының ені бір нанометр ғана. Инженерлер мұндай транзисторлар Мур заңын кеңейтуге көмектеседі дейді.
Сондай-ақ былтыр молибден дисульфидті транзистор Оңтүстік Корея университетінің инженерлері. Технология OLED дисплейлерінің басқару схемаларында қолдануды табады деп күтілуде. Дегенмен, мұндай транзисторларды жаппай өндіру туралы әлі әңгіме жоқ.
Осыған қарамастан, Стэнфорд ғалымдары транзисторларды өндіруге арналған заманауи инфрақұрылымды «молибден» құрылғыларымен ең аз шығынмен жұмыс істеу үшін қайта құруға болады. Мұндай жобаларды жүзеге асыру мүмкін бе, жоқ па, оны алдағы уақытта анықтау керек.
Telegram арнамызда не туралы жазамыз:
Ақпарат көзі: www.habr.com