무어의 법칙 "극복": 기존 평면 트랜지스터를 대체하는 방법

우리는 반도체 제품 개발에 대한 대안적인 접근 방식을 논의합니다.

/ 사진 테일러 빅 Unsplash

마지막으로 우리는 말했었다 트랜지스터 생산에서 실리콘을 대체하고 그 성능을 확장할 수 있는 소재에 대해 설명합니다. 오늘 우리는 반도체 제품 개발에 대한 대안적 접근 방식과 이러한 접근 방식이 데이터 센터에서 어떻게 사용될 것인지 논의하고 있습니다.

압전 트랜지스터

이러한 장치에는 구조에 압전 및 압저항 구성 요소가 있습니다. 첫 번째는 전기 자극을 소리 자극으로 변환합니다. 두 번째는 이러한 음파를 흡수하고 압축하여 그에 따라 트랜지스터를 열거 나 닫습니다. 사마륨셀레나이드(슬라이드 14) - 압력에 따라 다름 그는 행동한다 반도체(고저항) 또는 금속으로 사용됩니다.

IBM은 압전 트랜지스터의 개념을 최초로 도입한 회사 중 하나입니다. 회사의 엔지니어들은 이 분야의 개발에 참여하고 있습니다. 2012년부터. 영국 국립물리연구소(UK National Physical Laboratory), 에딘버러 대학교(University of Edinburgh) 및 오번(Auburn)의 동료들도 이 방향으로 연구하고 있습니다.

압전 트랜지스터는 실리콘 장치보다 훨씬 적은 에너지를 소비합니다. 기술 우선 사용할 계획 스마트폰, 무선 장치, 레이더 등 열을 제거하기 어려운 소형 장치에 사용됩니다.

압전 트랜지스터는 데이터 센터용 서버 프로세서에도 적용할 수 있습니다. 이 기술은 하드웨어의 에너지 효율성을 높이고 IT 인프라에 대한 데이터 센터 운영자의 비용을 절감할 것입니다.

터널 트랜지스터

반도체 장치 제조업체의 주요 과제 중 하나는 저전압에서 전환할 수 있는 트랜지스터를 설계하는 것입니다. 터널 트랜지스터는 이 문제를 해결할 수 있습니다. 이러한 장치는 다음을 사용하여 제어됩니다. 양자 터널 효과.

따라서 외부 전압이 가해지면 전자가 유전체 장벽을 극복할 가능성이 높기 때문에 트랜지스터가 더 빠르게 전환됩니다. 결과적으로 장치 작동에 몇 배 더 적은 전압이 필요합니다.

MIPT와 일본 도호쿠 대학의 과학자들이 터널 트랜지스터를 개발하고 있습니다. 그들은 이중층 그래핀을 사용하여 창조하다 실리콘보다 10~100배 빠르게 작동하는 장치입니다. 엔지니어들에 따르면 그들의 기술은 의지 최신 플래그십 모델보다 생산성이 XNUMX배 더 높은 프로세서를 설계합니다.

/ 사진 픽셀 PD

각기 다른 시기에 터널 트랜지스터의 프로토타입은 그래핀 외에도 다양한 재료를 사용하여 구현되었습니다. 나노튜브 и 실리콘. 그러나 이 기술은 아직 실험실 벽을 떠나지 않았으며 이를 기반으로 한 장치의 대규모 생산에 대한 이야기도 없습니다.

스핀 트랜지스터

그들의 연구는 전자 스핀의 움직임을 기반으로 합니다. 스핀은 외부 자기장의 도움으로 움직이며, 외부 자기장은 한 방향으로 정렬하고 스핀 전류를 형성합니다. 이 전류로 작동하는 장치는 실리콘 트랜지스터보다 XNUMX배 적은 에너지를 소비합니다. 전환할 수 있다 초당 XNUMX억번의 속도로.

스핀 장치의 주요 장점 이 그들의 다재다능함. 정보 저장 장치, 이를 판독하는 감지기, 칩의 다른 요소로 전송하는 스위치의 기능을 결합합니다.

스핀 트랜지스터의 개념을 개척했다고 믿어짐 제시 1990년 엔지니어 Supriyo Datta와 Biswajit Das. 이후 대형 IT 기업들이 이 분야 개발에 착수해, 예를 들어 인텔. 그러나 어떻게 인정하다 엔지니어 여러분, 스핀 트랜지스터가 소비자 제품에 등장하려면 아직 멀었습니다.

금속-공기 트랜지스터

금속-공기 트랜지스터의 작동 원리와 설계는 기본적으로 트랜지스터를 연상시킵니다. MOSFET. 몇 가지 예외를 제외하면 새 트랜지스터의 드레인과 소스는 금속 전극입니다. 장치의 셔터는 그 아래에 있으며 산화막으로 절연되어 있습니다.

드레인과 소스는 서로 XNUMX나노미터의 거리를 두고 설정되어 있어 전자가 공기 공간을 자유롭게 통과할 수 있습니다. 하전 입자의 교환은 다음으로 인해 발생합니다. 전계 방출.

금속-공기 트랜지스터 개발 약혼 한 멜버른 대학교(RMIT) 팀. 엔지니어들은 이 기술이 무어의 법칙에 "새 생명을 불어넣고" 트랜지스터로 전체 3D 네트워크를 구축하는 것을 가능하게 할 것이라고 말합니다. 칩 제조업체는 기술 프로세스를 끝없이 줄이는 것을 멈추고 컴팩트한 3D 아키텍처를 만들기 시작할 수 있습니다.

개발자에 따르면 새로운 유형의 트랜지스터의 작동 주파수는 수백 기가헤르츠를 초과할 것이라고 합니다. 기술이 대중에게 공개되면 컴퓨팅 시스템의 기능이 확장되고 데이터 센터의 서버 성능이 향상됩니다.

현재 팀은 연구를 계속하고 기술적인 어려움을 해결할 투자자를 찾고 있습니다. 드레인 및 소스 전극은 전기장의 영향으로 녹아 트랜지스터의 성능이 저하됩니다. 그들은 향후 몇 년 안에 그 결함을 바로잡을 계획입니다. 그 후 엔지니어들은 제품을 시장에 출시할 준비를 시작합니다.

회사 블로그에 우리가 쓰는 다른 내용은 다음과 같습니다.

• VMware EMPOWER 2019: 감상 공유
• 데이터 센터 전망: 서버 성능을 향상시키는 기술
• 서버용 프로세서: 신제품 논의
• 데이터 센터 개발: 기술 동향
• 데이터 센터의 에너지 효율성을 향상시키는 방법
• 인프라의 100%를 IaaS 제공업체의 클라우드에 배치하고 후회하지 않는 방법
• "VMware는 잘 지내고 있나요?": 새로운 솔루션 검토

출처 : habr.com