MÄs runÄjam par silÄ«cija alternatÄ«vÄm.
/ foto Unsplash
MÅ«ra likums, Denarda likums un KÅ«mija likums zaudÄ aktualitÄti. Viens no iemesliem ir tas, ka silÄ«cija tranzistori tuvojas savai tehnoloÄ£iskajai robežai. MÄs detalizÄti apspriedÄm Å”o tÄmu . Å odien mÄs runÄjam par materiÄliem, kas nÄkotnÄ var aizstÄt silÄ«ciju un pagarinÄt trÄ«s likumu spÄkÄ esamÄ«bu, kas nozÄ«mÄ procesoru un tos izmantojoÅ”o skaitļoÅ”anas sistÄmu (tostarp serveru datu centros) efektivitÄtes paaugstinÄÅ”anu.
āØ
Oglekļa nanocaurules
Oglekļa nanocaurules ir cilindri, kuru sienas sastÄv no monatomiskÄ oglekļa slÄÅa. Oglekļa atomu rÄdiuss ir mazÄks nekÄ silÄ«cijam, tÄpÄc tranzistoriem, kuru pamatÄ ir nanocaurules, ir lielÄka elektronu mobilitÄte un strÄvas blÄ«vums. TÄ rezultÄtÄ palielinÄs tranzistora darbÄ«bas Ätrums un samazinÄs tÄ enerÄ£ijas patÄriÅÅ”. Autors inženieri no Viskonsinas-Medisonas UniversitÄtes, produktivitÄte palielinÄs piecas reizes.
Tas, ka oglekļa nanocaurulÄm ir labÄkas Ä«paŔības nekÄ silÄ«cijam, zinÄms jau sen ā parÄdÄ«jÄs pirmie Å”Ädi tranzistori . Bet tikai nesen zinÄtniekiem ir izdevies pÄrvarÄt vairÄkus tehnoloÄ£iskus ierobežojumus, lai izveidotu pietiekami efektÄ«vu ierÄ«ci. Pirms trim gadiem jau minÄtÄs Viskonsinas universitÄtes fiziÄ·i prezentÄja uz nanocaurules balstÄ«ta tranzistora prototipu, kas pÄrspÄja mÅ«sdienu silÄ«cija ierÄ«ces.
Viena no ierÄ«cÄm, kuru pamatÄ ir oglekļa nanocaurules, ir elastÄ«ga elektronika. TaÄu lÄ«dz Å”im tehnoloÄ£ija nav tikusi tÄlÄk par laboratoriju un par tÄs masveida ievieÅ”anu nav runas.
GrafÄna nanolentes
TÄs ir Å”auras sloksnes vairÄkus desmitus nanometru plata un viens no galvenajiem materiÄliem nÄkotnes tranzistoru radÄ«Å”anai. GrafÄna lentes galvenÄ Ä«paŔība ir spÄja paÄtrinÄt caur to plÅ«stoÅ”o strÄvu, izmantojot magnÄtisko lauku. TajÄ paÅ”Ä laikÄ grafÄns lielÄka elektrovadÄ«tspÄja nekÄ silÄ«cijam.
Par , procesori, kuru pamatÄ ir grafÄna tranzistori, varÄs darboties frekvencÄs, kas ir tuvu teraherciem. KamÄr mÅ«sdienu mikroshÄmu darbÄ«bas frekvence ir iestatÄ«ta uz 4ā5 gigaherci.
Pirmie grafÄna tranzistoru prototipi . KopÅ” tÄ laika inženieri uz tiem balstÄ«tu ierÄ«Äu āsalikÅ”anasā procesi. Pavisam nesen tika iegÅ«ti pirmie rezultÄti ā izstrÄdÄtÄju komanda no Kembridžas universitÄtes martÄ par ražoÅ”anas uzsÄkÅ”anu . Inženieri stÄsta, ka jaunÄ iekÄrta var desmitkÄrtÄ«gi paÄtrinÄt elektronisko ierÄ«Äu darbÄ«bu.
Hafnija dioksīds un selenīds
Hafnija dioksÄ«du izmanto arÄ« mikroshÄmu ražoÅ”anÄ . To izmanto, lai izveidotu izolÄcijas slÄni uz tranzistora vÄrtiem. Bet Å”odien inženieri ierosina to izmantot, lai optimizÄtu silÄ«cija tranzistoru darbÄ«bu.
/ foto PD
PagÄjuÅ”Ä gada sÄkumÄ zinÄtnieki no Stenfordas , ka, ja hafnija dioksÄ«da kristÄlisko struktÅ«ru pÄrkÄrto Ä«paÅ”Ä veidÄ, tad tas (atbild par vides spÄju pÄrraidÄ«t elektrisko lauku) palielinÄsies vairÄk nekÄ Äetras reizes. Ja jÅ«s izmantojat Å”Ädu materiÄlu, veidojot tranzistora vÄrtus, jÅ«s varat ievÄrojami samazinÄt ietekmi .
ArÄ« amerikÄÅu zinÄtnieki samazinÄt mÅ«sdienu tranzistoru izmÄrus, izmantojot hafnija un cirkonija selenÄ«dus. Tos var izmantot kÄ efektÄ«vu tranzistoru izolatoru silÄ«cija oksÄ«da vietÄ. SelenÄ«diem ir ievÄrojami mazÄks biezums (trÄ«s atomi), vienlaikus saglabÄjot labu joslu atstarpi. Tas ir indikators, kas nosaka tranzistora enerÄ£ijas patÄriÅu. Inženieri to jau ir izdarÄ«juÅ”i vairÄki strÄdÄjoÅ”i ierÄ«Äu prototipi, kuru pamatÄ ir hafnija un cirkonija selenÄ«di.
Tagad inženieriem jÄatrisina Å”Ädu tranzistoru pieslÄgÅ”anas problÄma ā jÄizstrÄdÄ tiem atbilstoÅ”i mazie kontakti. Tikai pÄc tam varÄs runÄt par masveida ražoÅ”anu.
MolibdÄna disulfÄ«ds
MolibdÄna sulfÄ«ds pats par sevi ir diezgan slikts pusvadÄ«tÄjs, kura Ä«paŔības ir zemÄkas par silÄ«ciju. Bet fiziÄ·u grupa no Notre Dame universitÄtes atklÄja, ka plÄnÄm molibdÄna plÄvÄm (viena atoma biezumÄ) ir unikÄlas Ä«paŔības - uz tÄm balstÄ«tie tranzistori, kad tie ir izslÄgti, nelaiž cauri strÄvu, un to pÄrslÄgÅ”anai ir nepiecieÅ”ams maz enerÄ£ijas. Tas ļauj tiem darboties ar zemu spriegumu.
MolibdÄna tranzistora prototips laboratorijÄ. Lorenss BÄrklijs 2016. gadÄ. IerÄ«ce ir tikai vienu nanometru plata. Inženieri saka, ka Å”Ädi tranzistori palÄ«dzÄs paplaÅ”inÄt MÅ«ra likumu.
ArÄ« molibdÄna disulfÄ«da tranzistors pagÄjuÅ”ajÄ gadÄ inženieri no Dienvidkorejas universitÄtes. Paredzams, ka tehnoloÄ£ija tiks pielietota OLED displeju vadÄ«bas shÄmÄs. TaÄu par Å”Ädu tranzistoru masveida ražoÅ”anu vÄl netiek runÄts.
Neskatoties uz to, pÄtnieki no Stenfordas ka moderno infrastruktÅ«ru tranzistoru ražoÅ”anai var pÄrbÅ«vÄt darbam ar āmolibdÄnaā ierÄ«cÄm ar minimÄlÄm izmaksÄm. Vai Å”Ädus projektus izdosies Ä«stenot, tas bÅ«s redzams nÄkotnÄ.
Par ko mÄs rakstÄm savÄ Telegram kanÄlÄ:
Avots: www.habr.com