Kami bercakap tentang alternatif untuk silikon.
/ foto Unsplash
Undang-undang Moore, Undang-undang Dennard dan Peraturan Coomey semakin hilang kaitan. Satu sebab ialah transistor silikon menghampiri had teknologinya. Kami membincangkan topik ini secara terperinci . Hari ini kita bercakap tentang bahan yang pada masa hadapan boleh menggantikan silikon dan memanjangkan kesahihan tiga undang-undang, yang bermaksud meningkatkan kecekapan pemproses dan sistem pengkomputeran yang menggunakannya (termasuk pelayan di pusat data).
tiub nano karbon
Karbon nanotiub ialah silinder yang dindingnya terdiri daripada lapisan monoatomik karbon. Jejari atom karbon lebih kecil daripada silikon, jadi transistor berasaskan tiub nano mempunyai mobiliti elektron dan ketumpatan arus yang lebih tinggi. Akibatnya, kelajuan operasi transistor meningkat dan penggunaan kuasanya berkurangan. Oleh jurutera dari Universiti Wisconsin-Madison, produktiviti meningkat lima kali ganda.
Hakikat bahawa nanotube karbon mempunyai ciri yang lebih baik daripada silikon telah diketahui sejak sekian lama - transistor yang pertama muncul . Tetapi baru-baru ini saintis berjaya mengatasi beberapa batasan teknologi untuk mencipta peranti yang cukup berkesan. Tiga tahun lalu, ahli fizik dari Universiti Wisconsin yang telah disebutkan membentangkan prototaip transistor berasaskan tiub nano, yang mengatasi peranti silikon moden.
Satu aplikasi peranti berasaskan tiub nano karbon ialah elektronik fleksibel. Tetapi setakat ini teknologi itu tidak melampaui makmal dan tidak ada perbincangan mengenai pelaksanaannya secara besar-besaran.
Riben nano grafena
Mereka adalah jalur sempit beberapa puluh nanometer lebar dan salah satu bahan utama untuk mencipta transistor masa hadapan. Sifat utama pita graphene ialah keupayaan untuk mempercepatkan arus yang mengalir melaluinya menggunakan medan magnet. Pada masa yang sama, graphene kekonduksian elektrik yang lebih besar daripada silikon.
Pada , pemproses berasaskan transistor graphene akan dapat beroperasi pada frekuensi yang hampir dengan terahertz. Manakala kekerapan operasi cip moden ditetapkan pada 4–5 gigahertz.
Prototaip pertama transistor graphene . Sejak itu jurutera proses "memasang" peranti berdasarkannya. Baru-baru ini, keputusan pertama telah diperoleh - satu pasukan pembangun dari Universiti Cambridge pada bulan Mac mengenai pelancaran ke dalam pengeluaran . Jurutera mengatakan bahawa peranti baharu itu boleh mempercepatkan operasi peranti elektronik sepuluh kali ganda.
Hafnium dioksida dan selenida
Hafnium dioksida juga digunakan dalam penghasilan litar mikro . Ia digunakan untuk membuat lapisan penebat pada pintu transistor. Tetapi hari ini jurutera mencadangkan menggunakannya untuk mengoptimumkan operasi transistor silikon.
/ foto PD
Awal tahun lepas, saintis dari Stanford , bahawa jika struktur kristal hafnium dioksida disusun semula dengan cara yang istimewa, maka ia (bertanggungjawab ke atas keupayaan medium untuk menghantar medan elektrik) akan meningkat lebih daripada empat kali ganda. Jika anda menggunakan bahan sedemikian semasa membuat gerbang transistor, anda boleh mengurangkan pengaruh dengan ketara .
Juga saintis Amerika mengurangkan saiz transistor moden menggunakan hafnium dan zirkonium selenida. Ia boleh digunakan sebagai penebat yang berkesan untuk transistor dan bukannya silikon oksida. Selenides mempunyai ketebalan yang jauh lebih kecil (tiga atom), sambil mengekalkan jurang jalur yang baik. Ini adalah penunjuk yang menentukan penggunaan kuasa transistor. Jurutera sudah beberapa prototaip peranti yang berfungsi berdasarkan hafnium dan zirkonium selenida.
Sekarang jurutera perlu menyelesaikan masalah menyambungkan transistor tersebut - untuk membangunkan kenalan kecil yang sesuai untuk mereka. Selepas ini barulah boleh bercakap tentang pengeluaran besar-besaran.
Molibdenum disulfida
Molibdenum sulfida itu sendiri adalah semikonduktor yang agak lemah, yang lebih rendah daripada sifat silikon. Tetapi sekumpulan ahli fizik dari Universiti Notre Dame mendapati bahawa filem molibdenum nipis (tebal satu atom) mempunyai sifat unik - transistor berdasarkannya tidak menghantar arus apabila dimatikan dan memerlukan sedikit tenaga untuk beralih. Ini membolehkan mereka beroperasi pada voltan rendah.
Prototaip transistor molibdenum dalam makmal. Lawrence Berkeley pada tahun 2016. Peranti ini hanya selebar satu nanometer. Jurutera berkata transistor sedemikian akan membantu memanjangkan Hukum Moore.
Juga transistor molibdenum disulfida tahun lepas jurutera dari universiti Korea Selatan. Teknologi ini dijangka mencari aplikasi dalam litar kawalan paparan OLED. Walau bagaimanapun, belum ada perbincangan mengenai pengeluaran besar-besaran transistor tersebut.
Walaupun begitu, penyelidik dari Stanford bahawa infrastruktur moden untuk pengeluaran transistor boleh dibina semula untuk berfungsi dengan peranti "molibdenum" pada kos yang minimum. Sama ada projek sebegini boleh dilaksanakan masih belum dapat dilihat pada masa hadapan.
Perkara yang kami tulis dalam saluran Telegram kami:
Sumber: www.habr.com