Бид цахиурын өөр хувилбаруудын талаар ярьж байна.
/ гэрэл зураг Unsplash
Мурын хууль, Деннардын хууль, Кумигийн дүрэм ач холбогдлоо алдаж байна. Үүний нэг шалтгаан нь цахиурын транзисторууд технологийн хязгаарт ойртож байгаа явдал юм. Бид энэ сэдвийг нарийвчлан хэлэлцсэн . Өнөөдөр бид ирээдүйд цахиурыг орлож, гурван хуулийн хүчинтэй хугацааг уртасгах материалуудын тухай ярьж байна, энэ нь процессорууд болон тэдгээрийг ашигладаг тооцоолох системүүдийн (өгөгдлийн төв дэх серверүүдийг оруулаад) үр ашгийг нэмэгдүүлэх гэсэн үг юм.
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь хана нь нүүрстөрөгчийн нэг атомын давхаргаас бүрддэг цилиндр юм. Нүүрстөрөгчийн атомын радиус нь цахиурынхаас бага байдаг тул нано хоолойд суурилсан транзисторууд нь электронуудын хөдөлгөөн, гүйдлийн нягтрал ихтэй байдаг. Үүний үр дүнд транзисторын ажиллах хурд нэмэгдэж, эрчим хүчний хэрэглээ нь буурдаг. By Висконсин-Мэдисоны их сургуулийн инженерүүд бүтээмж тав дахин нэмэгджээ.
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь цахиураас илүү сайн шинж чанартай байдаг нь удаан хугацааны туршид мэдэгдэж байсан - ийм анхны транзисторууд гарч ирэв. . Гэвч саяхан эрдэмтэд хангалттай үр дүнтэй төхөөрөмжийг бий болгохын тулд хэд хэдэн технологийн хязгаарлалтыг даван туулж чадсан. Гурван жилийн өмнө аль хэдийн дурдсан Висконсины их сургуулийн физикчид орчин үеийн цахиурын төхөөрөмжөөс давсан нано хоолойд суурилсан транзисторын загварыг танилцуулсан.
Нүүрстөрөгчийн нано хоолойд суурилсан төхөөрөмжүүдийн нэг хэрэглээ бол уян хатан электроник юм. Гэвч өнөөг хүртэл технологи нь лабораторийн хүрээнээс хэтрээгүй бөгөөд үүнийг бөөнөөр нь хэрэгжүүлэх талаар яриагүй байна.
Графен нано тууз
Эдгээр нь нарийн тууз юм хэдэн арван нанометр өргөн ба ирээдүйн транзисторыг бүтээх гол материалуудын нэг. Графен соронзон хальсны гол шинж чанар нь соронзон орон ашиглан түүгээр урсах гүйдлийг хурдасгах чадвар юм. Үүний зэрэгцээ графен цахиураас илүү цахилгаан дамжуулах чанар.
Нь , графен транзистор дээр суурилсан процессорууд терагерцтэй ойролцоо давтамжтайгаар ажиллах боломжтой болно. Орчин үеийн чипүүдийн ажиллах давтамжийг 4-5 гигагерц гэж тогтоосон байдаг.
Графен транзисторын анхны загварууд . Түүнээс хойш инженерүүд тэдгээрт суурилсан төхөөрөмжийг "угсрах" үйл явц. Саяхан эхний үр дүнгүүд гарсан - XNUMX-р сард Кембрижийн их сургуулийн хөгжүүлэгчдийн баг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэх тухай . Шинэ төхөөрөмж нь электрон төхөөрөмжийн ажиллагааг арав дахин хурдасгах боломжтой гэж инженерүүд хэлж байна.
Гафний давхар исэл ба селенид
Гафнигийн давхар ислийг мөн бичил схем үйлдвэрлэхэд ашигладаг . Энэ нь транзисторын хаалган дээр тусгаарлагч давхарга хийхэд хэрэглэгддэг. Гэвч өнөөдөр инженерүүд цахиурын транзисторын ажиллагааг оновчтой болгохын тулд үүнийг ашиглахыг санал болгож байна.
/ гэрэл зураг PD
Өнгөрсөн оны эхээр Стэнфордын эрдэмтэд , хэрэв гафний давхар ислийн болор бүтцийг тусгай аргаар дахин зохион байгуулбал энэ нь (цахилгаан талбарыг дамжуулах орчны чадварыг хариуцдаг) дөрөв дахин нэмэгдэнэ. Хэрэв та транзистор хаалгыг бий болгохдоо ийм материалыг ашиглавал нөлөөллийг мэдэгдэхүйц бууруулж чадна .
Мөн Америкийн эрдэмтэд гафни ба цирконий селенидыг ашиглан орчин үеийн транзисторуудын хэмжээг багасгах. Тэдгээрийг цахиурын ислийн оронд транзисторын үр дүнтэй тусгаарлагч болгон ашиглаж болно. Селенид нь харьцангуй бага зузаантай (гурван атом) бөгөөд сайн зурвасын зайг хадгалдаг. Энэ нь транзисторын эрчим хүчний хэрэглээг тодорхойлдог үзүүлэлт юм. Инженерүүд аль хэдийн гафни ба цирконы селенид дээр суурилсан төхөөрөмжүүдийн хэд хэдэн ажлын загвар.
Одоо инженерүүд ийм транзисторыг холбох асуудлыг шийдэх хэрэгтэй - тэдэнд тохирох жижиг контактуудыг бий болгох. Үүний дараа л их хэмжээний үйлдвэрлэлийн тухай ярих боломжтой болно.
Молибдений дисульфид
Молибдений сульфид нь өөрөө харьцангуй муу хагас дамжуулагч бөгөөд шинж чанараараа цахиураас доогуур байдаг. Гэвч Нотр Дамын их сургуулийн хэсэг физикчид нимгэн молибдений хальс (нэг атомын зузаан) нь өвөрмөц шинж чанартай болохыг олж мэдсэн - тэдгээрт суурилсан транзисторууд унтрах үед гүйдэл дамжуулдаггүй бөгөөд шилжихэд бага эрчим хүч шаарддаг. Энэ нь бага хүчдэлд ажиллах боломжийг олгодог.
Молибдений транзисторын прототип лабораторид. Лоуренс Беркли 2016 онд. Төхөөрөмжийн өргөн нь ердөө нэг нанометр юм. Ийм транзистор нь Мурын хуулийг өргөжүүлэхэд тусална гэж инженерүүд хэлж байна.
Мөн өнгөрсөн жил молибдений дисульфидын транзистор Өмнөд Солонгосын их сургуулийн инженерүүд. Энэхүү технологи нь OLED дэлгэцийн хяналтын хэлхээнд хэрэглэгдэх болно. Гэсэн хэдий ч ийм транзисторыг олноор нь үйлдвэрлэх талаар одоогоор яриагүй байна.
Гэсэн хэдий ч Стэнфордын судлаачид транзистор үйлдвэрлэх орчин үеийн дэд бүтцийг хамгийн бага зардлаар "молибден" төхөөрөмжтэй ажиллахын тулд дахин барьж болно. Ийм төслүүдийг хэрэгжүүлэх боломжтой эсэхийг цаашид харах л үлдлээ.
Бидний Telegram суваг дээр юу бичдэг вэ:
Эх сурвалж: www.habr.com