We bespreken alternatieve benaderingen voor de ontwikkeling van halfgeleiderproducten.
/ foto Unsplash
Laatste keer over materialen die silicium kunnen vervangen bij de productie van transistors en hun mogelijkheden kunnen uitbreiden. Vandaag bespreken we alternatieve benaderingen voor de ontwikkeling van halfgeleiderproducten en hoe deze in datacenters zullen worden gebruikt.
Piëzo-elektrische transistors
Dergelijke apparaten hebben piëzo-elektrische en piëzoresistieve componenten in hun structuur. De eerste zet elektrische impulsen om in geluidsimpulsen. De tweede absorbeert deze geluidsgolven, comprimeert en opent of sluit dienovereenkomstig de transistor. Samariumselenide () - afhankelijk van de druk hetzij als halfgeleider (hoge weerstand) of als metaal.
IBM was een van de eersten die het concept van een piëzo-elektrische transistor introduceerde. De ingenieurs van het bedrijf houden zich bezig met de ontwikkelingen op dit gebied . Hun collega's van het Britse National Physical Laboratory, de Universiteit van Edinburgh en Auburn werken ook in deze richting.
Een piëzo-elektrische transistor dissipeert aanzienlijk minder energie dan siliciumapparaten. Technologie voorop in kleine gadgets waaruit het moeilijk is om warmte te verwijderen - smartphones, radioapparaten, radars.
Piëzo-elektrische transistors kunnen ook worden toegepast in serverprocessors voor datacenters. De technologie zal de energie-efficiëntie van hardware verhogen en de kosten van datacenterexploitanten op de IT-infrastructuur verlagen.
Tunneltransistoren
Een van de grootste uitdagingen voor fabrikanten van halfgeleiderapparaten is het ontwerpen van transistors die bij lage spanningen kunnen worden geschakeld. Tunneltransistors kunnen dit probleem oplossen. Dergelijke apparaten worden bestuurd met behulp van .
Wanneer er dus een externe spanning wordt aangelegd, schakelt de transistor sneller omdat de kans groter is dat elektronen de diëlektrische barrière overwinnen. Als gevolg hiervan heeft het apparaat meerdere keren minder spanning nodig om te werken.
Wetenschappers van MIPT en de Japanse Tohoku Universiteit ontwikkelen tunneltransistors. Ze gebruikten dubbellaags grafeen een apparaat dat 10 tot 100 keer sneller werkt dan zijn silicium-tegenhangers. Volgens ingenieurs, hun technologie ontwerpprocessors die twintig keer productiever zullen zijn dan moderne vlaggenschipmodellen.
/ foto PD
Op verschillende tijdstippen werden prototypes van tunneltransistors geïmplementeerd met behulp van verschillende materialen - naast grafeen ook и . De technologie heeft de muren van laboratoria echter nog niet verlaten en er is geen sprake van grootschalige productie van daarop gebaseerde apparaten.
Spin-transistors
Hun werk is gebaseerd op de beweging van elektronenspins. De spins bewegen met behulp van een extern magnetisch veld, dat ze in één richting ordent en een spinstroom vormt. Apparaten die met deze stroom werken, verbruiken honderd keer minder energie dan siliciumtransistors, en met een snelheid van een miljard keer per seconde.
Het belangrijkste voordeel van spin-apparaten hun veelzijdigheid. Ze combineren de functies van een informatieopslagapparaat, een detector om deze te lezen en een schakelaar om deze naar andere elementen van de chip te verzenden.
Vermoedelijk een pionier in het concept van een spintransistor ingenieurs Supriyo Datta en Biswajit Das in 1990. Sindsdien hebben grote IT-bedrijven de ontwikkeling op dit gebied op zich genomen, . Echter, hoe ingenieurs is het nog lang niet zover dat spin-transistors in consumentenproducten zullen verschijnen.
Metaal-lucht-transistoren
In de kern doen de werkingsprincipes en het ontwerp van een metaal-luchttransistor denken aan transistors . Op enkele uitzonderingen na: de drain en source van de nieuwe transistor zijn metalen elektroden. De sluiter van het apparaat bevindt zich eronder en is geïsoleerd met een oxidefilm.
De drain en source bevinden zich op een afstand van dertig nanometer van elkaar, waardoor elektronen vrij door de luchtruimte kunnen bewegen. De uitwisseling van geladen deeltjes vindt plaats als gevolg van .
Ontwikkeling van metaal-lucht-transistors een team van de Universiteit van Melbourne - RMIT. Ingenieurs zeggen dat de technologie de wet van Moore ‘nieuw leven zal blazen’ en het mogelijk zal maken om volledige 3D-netwerken uit transistors te bouwen. Chipfabrikanten zullen kunnen stoppen met het eindeloos reduceren van technologische processen en kunnen beginnen met het creëren van compacte 3D-architecturen.
Volgens de ontwikkelaars zal de werkfrequentie van het nieuwe type transistors honderden gigahertz overschrijden. Het vrijgeven van technologie aan de massa zal de mogelijkheden van computersystemen vergroten en de prestaties van servers in datacentra vergroten.
Het team is nu op zoek naar investeerders om hun onderzoek voort te zetten en technologische problemen op te lossen. De drain- en source-elektroden smelten onder invloed van het elektrische veld - dit vermindert de prestaties van de transistor. Ze zijn van plan het tekort de komende jaren te corrigeren. Hierna zullen ingenieurs beginnen met de voorbereidingen om het product op de markt te brengen.
Waar we nog meer over schrijven in ons bedrijfsblog:
Bron: www.habr.com