"मात" मूरचा कायदा: भविष्यातील ट्रान्झिस्टर तंत्रज्ञान

आम्ही सिलिकॉनच्या पर्यायांबद्दल बोलत आहोत.

/ छायाचित्र लॉरा ओकेल Unsplash

मूरचा कायदा, डेनार्डचा कायदा आणि कूमीचा नियम प्रासंगिकता गमावत आहेत. एक कारण म्हणजे सिलिकॉन ट्रान्झिस्टर त्यांच्या तांत्रिक मर्यादेपर्यंत पोहोचत आहेत. आम्ही या विषयावर तपशीलवार चर्चा केली मागील पोस्ट मध्ये. आज आम्ही अशा सामग्रीबद्दल बोलत आहोत जे भविष्यात सिलिकॉनची जागा घेऊ शकतात आणि तीन कायद्यांची वैधता वाढवू शकतात, म्हणजे प्रोसेसर आणि त्यांचा वापर करणार्‍या संगणकीय प्रणालींची कार्यक्षमता वाढवणे (डेटा सेंटरमधील सर्व्हरसह).



कार्बन नॅनोट्यूब

कार्बन नॅनोट्यूब हे सिलेंडर आहेत ज्यांच्या भिंतींमध्ये कार्बनचा मोनाटोमिक थर असतो. कार्बन अणूंची त्रिज्या सिलिकॉनपेक्षा लहान असते, म्हणून नॅनोट्यूब-आधारित ट्रान्झिस्टरमध्ये इलेक्ट्रॉन गतिशीलता आणि वर्तमान घनता जास्त असते. परिणामी, ट्रान्झिस्टरची ऑपरेटिंग गती वाढते आणि त्याचा वीज वापर कमी होतो. द्वारे त्यानुसार विस्कॉन्सिन-मॅडिसन विद्यापीठातील अभियंते, उत्पादकता पाचपट वाढते.

कार्बन नॅनोट्यूबमध्ये सिलिकॉनपेक्षा चांगली वैशिष्ट्ये आहेत ही वस्तुस्थिती बर्याच काळापासून ज्ञात आहे - असे पहिले ट्रान्झिस्टर दिसू लागले 20 वर्षांपूर्वी. परंतु अलीकडेच शास्त्रज्ञांनी पुरेसे प्रभावी उपकरण तयार करण्यासाठी अनेक तांत्रिक मर्यादांवर मात करण्यास व्यवस्थापित केले आहे. तीन वर्षांपूर्वी, आधीच नमूद केलेल्या विस्कॉन्सिन विद्यापीठातील भौतिकशास्त्रज्ञांनी नॅनोट्यूब-आधारित ट्रान्झिस्टरचा एक नमुना सादर केला, ज्याने आधुनिक सिलिकॉन उपकरणांना मागे टाकले.

कार्बन नॅनोट्यूबवर आधारित उपकरणांचा एक अनुप्रयोग म्हणजे लवचिक इलेक्ट्रॉनिक्स. परंतु आतापर्यंत हे तंत्रज्ञान प्रयोगशाळेच्या पलीकडे गेलेले नाही आणि त्याच्या मोठ्या प्रमाणावर अंमलबजावणीबद्दल कोणतीही चर्चा नाही.

ग्राफीन नॅनोरिबन्स

ते अरुंद पट्ट्या आहेत ग्राफीन अनेक दहापट नॅनोमीटर रुंद आणि मानले जातात भविष्यातील ट्रान्झिस्टर तयार करण्यासाठी मुख्य सामग्रींपैकी एक. ग्राफीन टेपचा मुख्य गुणधर्म म्हणजे चुंबकीय क्षेत्र वापरून त्यातून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाला गती देण्याची क्षमता. त्याच वेळी, ग्राफीन 250 वेळा आहे सिलिकॉनपेक्षा जास्त विद्युत चालकता.

द्वारा काही डेटा, ग्राफीन ट्रान्झिस्टरवर आधारित प्रोसेसर टेराहर्ट्झच्या जवळच्या फ्रिक्वेन्सीवर ऑपरेट करण्यास सक्षम असतील. आधुनिक चिप्सची ऑपरेटिंग वारंवारता 4-5 गीगाहर्ट्झवर सेट केली जाते.

ग्राफीन ट्रान्झिस्टरचे पहिले प्रोटोटाइप दहा वर्षांपूर्वी दिसू लागले. तेव्हापासून अभियंते ऑप्टिमाइझ करण्याचा प्रयत्न करत आहे त्यावर आधारित उपकरणांची “असेंबलिंग” प्रक्रिया. अगदी अलीकडे, प्रथम निकाल प्राप्त झाले - मार्चमध्ये केंब्रिज विद्यापीठातील विकासकांची एक टीम घोषणा केली उत्पादन सुरू करण्याबद्दल प्रथम ग्राफीन चिप्स. अभियंते म्हणतात की नवीन उपकरण इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या ऑपरेशनला दहापट गती देऊ शकते.

हॅफनियम डायऑक्साइड आणि सेलेनाइड

मायक्रोसर्किट्सच्या निर्मितीमध्ये हॅफनियम डायऑक्साइड देखील वापरला जातो 2007 वर्षापासून. ट्रान्झिस्टर गेटवर इन्सुलेटिंग लेयर बनवण्यासाठी याचा वापर केला जातो. परंतु आज अभियंते सिलिकॉन ट्रान्झिस्टरच्या ऑपरेशनला अनुकूल करण्यासाठी ते वापरण्याचा प्रस्ताव देतात.

/ छायाचित्र फ्रिट्झचेन्स फ्रिट्झ PD

गेल्या वर्षीच्या सुरुवातीला स्टॅनफोर्डमधील शास्त्रज्ञ सापडला, जर हाफनियम डायऑक्साइडच्या स्फटिकाची रचना एका विशिष्ट पद्धतीने पुनर्रचना केली असेल तर विद्युत स्थिरांक (विद्युत क्षेत्र प्रसारित करण्यासाठी माध्यमाच्या क्षमतेसाठी जबाबदार) चार पटीपेक्षा जास्त वाढेल. ट्रान्झिस्टर गेट्स तयार करताना आपण अशी सामग्री वापरल्यास, आपण प्रभाव लक्षणीयरीत्या कमी करू शकता बोगदा प्रभाव.

तसेच अमेरिकन शास्त्रज्ञ एक मार्ग सापडला हॅफनियम आणि झिरकोनियम सेलेनाइड्स वापरून आधुनिक ट्रान्झिस्टरचा आकार कमी करा. ते सिलिकॉन ऑक्साईडऐवजी ट्रान्झिस्टरसाठी प्रभावी इन्सुलेटर म्हणून वापरले जाऊ शकतात. सेलेनाइड्सची जाडी लक्षणीयरीत्या कमी असते (तीन अणू), बँडचे चांगले अंतर राखून. हा एक सूचक आहे जो ट्रान्झिस्टरचा वीज वापर निर्धारित करतो. अभियंते आधीच आहेत तयार करण्यात व्यवस्थापित केले हॅफनियम आणि झिरकोनियम सेलेनाइड्सवर आधारित उपकरणांचे अनेक कार्यरत प्रोटोटाइप.

आता अभियंत्यांना अशा ट्रान्झिस्टरला जोडण्याची समस्या सोडवणे आवश्यक आहे - त्यांच्यासाठी योग्य लहान संपर्क विकसित करण्यासाठी. यानंतरच मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनाबद्दल बोलणे शक्य होईल.

मोलिब्डेनम डायसल्फाइड

मोलिब्डेनम सल्फाइड स्वतःच एक खराब अर्धसंवाहक आहे, जो सिलिकॉनच्या गुणधर्मांमध्ये निकृष्ट आहे. परंतु नॉट्रे डेम विद्यापीठातील भौतिकशास्त्रज्ञांच्या गटाने शोधून काढले की पातळ मॉलिब्डेनम फिल्म्समध्ये (एक अणू जाड) अद्वितीय गुणधर्म आहेत - त्यांच्यावर आधारित ट्रान्झिस्टर बंद केल्यावर विद्युत प्रवाह चालू करत नाहीत आणि स्विच करण्यासाठी कमी ऊर्जा लागते. हे त्यांना कमी व्होल्टेजवर कार्य करण्यास अनुमती देते.

मोलिब्डेनम ट्रान्झिस्टर प्रोटोटाइप विकसित प्रयोगशाळेत लॉरेन्स बर्कले 2016 मध्ये. हे उपकरण फक्त एक नॅनोमीटर रुंद आहे. अभियंते म्हणतात की असे ट्रान्झिस्टर मूरच्या कायद्याचा विस्तार करण्यास मदत करतील.

तसेच गेल्या वर्षी मॉलिब्डेनम डायसल्फाइड ट्रान्झिस्टर सादर दक्षिण कोरियाच्या विद्यापीठातील अभियंते. हे तंत्रज्ञान OLED डिस्प्लेच्या कंट्रोल सर्किट्समध्ये अनुप्रयोग शोधण्याची अपेक्षा आहे. तथापि, अशा ट्रान्झिस्टरच्या मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनाबद्दल अद्याप कोणतीही चर्चा नाही.

असे असूनही, स्टॅनफोर्ड येथील संशोधक दावेट्रान्झिस्टरच्या उत्पादनासाठी आधुनिक पायाभूत सुविधा कमीत कमी खर्चात “मॉलिब्डेनम” उपकरणांसह कार्य करण्यासाठी पुन्हा तयार केल्या जाऊ शकतात. असे प्रकल्प राबविणे शक्य होईल का, हे भविष्यात पाहायचे आहे.

आम्ही आमच्या टेलिग्राम चॅनेलवर काय लिहितो:

• IaaS प्रदाता क्लायंट कंपन्यांच्या वैयक्तिक डेटाचे संरक्षण कसे करतो
• VMware EMPOWER 2019 इव्हेंटचे अनुसरण करणे: Workspace ONE च्या मूलभूत गोष्टी शिकणे
• एक वर्षानंतर - ज्यांना जीडीपीआर अंतर्गत दंड प्राप्त झाला
• डेटा सेंटर कसे करत आहेत - नवीन प्रोसेसर
• डेटा सेंटर्स कसे काम करत आहेत: अलीकडील वर्षांचे तांत्रिक ट्रेंड
• आयओटी नेटवर्कचे संरक्षण कसे करावे: मुक्त स्त्रोत मदत करेल

स्त्रोत: www.habr.com