„Надминување“ на Муровиот закон: како да се заменат традиционалните рамни транзистори

Разговараме за алтернативни пристапи за развој на полупроводнички производи.

/ фотографија Тејлор Вик Unsplash

Последен пат Зборувавме за материјали кои можат да го заменат силиконот во производството на транзистори и да ги прошират нивните можности. Денес разговараме за алтернативни пристапи за развој на полупроводнички производи и како тие ќе се користат во центрите за податоци.

Пиезоелектрични транзистори

Ваквите уреди во својата структура имаат пиезоелектрични и пиезорезистивни компоненти. Првиот ги претвора електричните импулси во звучни импулси. Вториот ги апсорбира овие звучни бранови, ги компресира и, соодветно, го отвора или затвора транзисторот. Самариум селенид (слајд 14) - во зависност од притисокот тој се однесува или како полупроводник (висок отпор) или како метал.

IBM беше еден од првите што го претстави концептот на пиезоелектричен транзистор. Инженерите на компанијата се ангажирани во развојот на оваа област од 2012 година. Во оваа насока работат и нивните колеги од Националната физичка лабораторија на ОК, Универзитетот во Единбург и Обурн.

Пиезоелектричниот транзистор троши значително помалку енергија од силиконските уреди. Технологијата на прво место планираат да користат во мали гаџети од кои е тешко да се отстрани топлината - паметни телефони, радио уреди, радари.

Пиезоелектричните транзистори можат да најдат примена и во серверските процесори за центрите за податоци. Технологијата ќе ја зголеми енергетската ефикасност на хардверот и ќе ги намали трошоците на операторите на центрите за податоци за ИТ инфраструктурата.

Тунелни транзистори

Еден од главните предизвици за производителите на полупроводнички уреди е да дизајнираат транзистори кои можат да се префрлаат при низок напон. Тунелските транзистори можат да го решат овој проблем. Таквите уреди се контролираат со користење ефект на квантен тунел.

Така, кога се применува надворешен напон, транзисторот се префрла побрзо бидејќи електроните се со поголема веројатност да ја надминат диелектричната бариера. Како резултат на тоа, уредот бара неколку пати помалку напон за работа.

Научниците од MIPT и јапонскиот универзитет Тохоку развиваат тунелни транзистори. Тие користеле двослоен графен за да се создаде уред кој работи 10–100 пати побрзо од неговите колеги од силикон. Според инженерите, нивната технологија ќе дозволи дизајнира процесори кои ќе бидат дваесет пати попродуктивни од модерните водечки модели.

/ фотографија PxОвде PD

Во различни времиња, прототиповите на тунелни транзистори беа имплементирани со користење на различни материјали - покрај графен, тие беа наноцевки и силикон. Сепак, технологијата сè уште не ги напуштила ѕидовите на лабораториите и не се зборува за големо производство на уреди базирани на неа.

Спин транзистори

Нивната работа се заснова на движењето на спиновите на електроните. Вртежите се движат со помош на надворешно магнетно поле, кое ги подредува во една насока и формира струја на центрифугирање. Уредите што работат со оваа струја трошат сто пати помалку енергија од силиконските транзистори, и може да се префрли со брзина од милијарда пати во секунда.

Главната предност на уредите за центрифугирање е нивната сестраност. Тие ги комбинираат функциите на уред за складирање информации, детектор за читање и прекинувач за нивно пренесување на други елементи на чипот.

Се верува дека е пионер на концептот на спин транзистор презентирани инженерите Супријо Дата и Бисвајт Дас во 1990 година. Оттогаш, големите ИТ компании почнаа да се развиваат во оваа област, на пример Интел. Меѓутоа, како препознае инженерите, спин-транзисторите се уште се далеку од појавување во производите за широка потрошувачка.

Транзистори од метал-воздух

Во неговото јадро, принципите на работа и дизајнот на транзистор метал-воздух потсетуваат на транзистори MOSFET. Со некои исклучоци: одводот и изворот на новиот транзистор се метални електроди. Блендата на уредот се наоѓа под нив и е изолирана со оксидна фолија.

Одводот и изворот се поставени на растојание од триесет нанометри едни од други, што им овозможува на електроните слободно да минуваат низ воздушниот простор. Размената на наелектризираните честички настанува поради авто-електронски емисии.

Развој на транзистори метал-воздух ангажирани во тим од Универзитетот во Мелбурн - RMIT. Инженерите велат дека технологијата ќе „вдиши нов живот“ во законот на Мур и ќе овозможи да се изградат цели 3Д мрежи од транзистори. Производителите на чипови ќе можат да престанат со бескрајното намалување на технолошките процеси и да почнат да создаваат компактни 3D архитектури.

Според програмерите, работната фреквенција на новиот тип на транзистори ќе надмине стотици гигахерци. Објавувањето на технологијата за широките маси ќе ги прошири можностите на компјутерските системи и ќе ги зголеми перформансите на серверите во центрите за податоци.

Тимот сега бара инвеститори за да го продолжат своето истражување и да ги решат технолошките тешкотии. Електродите за одвод и извор се топат под влијание на електричното поле - ова ја намалува работата на транзисторот. Тие планираат да го поправат недостатокот во следните неколку години. По ова, инженерите ќе почнат да се подготвуваат да го донесат производот на пазарот.

За што друго пишуваме на нашиот корпоративен блог:

• VMware EMPOWER 2019: споделување на нашите впечатоци
• Изгледите на центарот за податоци: технологии кои ќе ги зголемат перформансите на серверот
• Процесори за сервери: дискутирање за нови производи
• Развој на центри за податоци: технолошки трендови
• Како да се подобри енергетската ефикасност на центарот за податоци
• Како да поставите 100% од вашата инфраструктура во облакот на давател на IaaS и да не жалите
• „Како работи VMware“: преглед на нови решенија

Извор: www.habr.com