Vi diskuterer alternative tilnærminger til utvikling av halvlederprodukter.
/ bilde Unsplash
Sist om materialer som kan erstatte silisium i produksjonen av transistorer og utvide deres evner. I dag diskuterer vi alternative tilnærminger til utvikling av halvlederprodukter og hvordan de skal brukes i datasentre.
Piezoelektriske transistorer
Slike enheter har piezoelektriske og piezoresistive komponenter i sin struktur. Den første konverterer elektriske impulser til lydimpulser. Den andre absorberer disse lydbølgene, komprimerer og åpner eller lukker følgelig transistoren. Samarium selenid () - avhengig av trykk enten som en halvleder (høy motstand) eller som et metall.
IBM var en av de første som introduserte konseptet med en piezoelektrisk transistor. Selskapets ingeniører er engasjert i utviklingen på dette området . Deres kolleger fra UK National Physical Laboratory, University of Edinburgh og Auburn jobber også i denne retningen.
En piezoelektrisk transistor sprer betydelig mindre energi enn silisiumenheter. Teknologi først i små dingser som det er vanskelig å fjerne varme fra - smarttelefoner, radioenheter, radarer.
Piezoelektriske transistorer kan også finne anvendelse i serverprosessorer for datasentre. Teknologien vil øke energieffektiviteten til maskinvare og redusere kostnadene til datasenteroperatører på IT-infrastruktur.
Tunneltransistorer
En av hovedutfordringene for produsenter av halvlederenheter er å designe transistorer som kan byttes ved lave spenninger. Tunneltransistorer kan løse dette problemet. Slike enheter styres vha .
Når en ekstern spenning påføres, bytter transistoren derfor raskere fordi det er mer sannsynlig at elektroner overvinner den dielektriske barrieren. Som et resultat krever enheten flere ganger mindre spenning for å fungere.
Forskere fra MIPT og Japans Tohoku-universitet utvikler tunneltransistorer. De brukte dobbeltlags grafen til en enhet som fungerer 10–100 ganger raskere enn sine silisiummotstykker. Ifølge ingeniører, deres teknologi designprosessorer som vil være tjue ganger mer produktive enn moderne flaggskipmodeller.
/ bilde PD
På forskjellige tidspunkter ble prototyper av tunneltransistorer implementert ved bruk av forskjellige materialer - i tillegg til grafen ble de и . Teknologien har imidlertid ennå ikke forlatt laboratorienes vegger, og det er ikke snakk om storskala produksjon av enheter basert på den.
Spin transistorer
Arbeidet deres er basert på bevegelse av elektronspinn. Spinnene beveger seg ved hjelp av et eksternt magnetfelt, som bestiller dem i én retning og danner en spinnstrøm. Enheter som opererer med denne strømmen bruker hundre ganger mindre energi enn silisiumtransistorer, og med en hastighet på en milliard ganger per sekund.
Den største fordelen med spinnenheter deres allsidighet. De kombinerer funksjonene til en informasjonslagringsenhet, en detektor for å lese den og en bryter for å overføre den til andre elementer på brikken.
Antas å ha vært banebrytende for konseptet med en spinntransistor ingeniørene Supriyo Datta og Biswajit Das i 1990. Siden den gang har store IT-selskaper tatt opp utviklingen på dette området, . Men hvordan ingeniører, spinntransistorer er fortsatt et stykke unna å vises i forbrukerprodukter.
Metall-til-luft transistorer
I kjernen minner driftsprinsippene og designen til en metall-luft-transistor om transistorer . Med noen unntak: avløpet og kilden til den nye transistoren er metallelektroder. Lukkeren til enheten er plassert under dem og er isolert med en oksidfilm.
Avløpet og kilden er satt i en avstand på tretti nanometer fra hverandre, noe som lar elektroner passere fritt gjennom luftrommet. Utvekslingen av ladede partikler skjer pga .
Utvikling av metall-til-luft transistorer et team fra University of Melbourne - RMIT. Ingeniører sier at teknologien vil "blåse nytt liv" inn i Moores lov og gjøre det mulig å bygge hele 3D-nettverk fra transistorer. Chipprodusenter vil kunne slutte uendelig å redusere teknologiske prosesser og begynne å lage kompakte 3D-arkitekturer.
Ifølge utviklerne vil driftsfrekvensen til den nye typen transistorer overstige hundrevis av gigahertz. Utgivelsen av teknologi til massene vil utvide mulighetene til datasystemer og øke ytelsen til servere i datasentre.
Teamet ser nå etter investorer for å fortsette sin forskning og løse teknologiske problemer. Dren- og kildeelektrodene smelter under påvirkning av det elektriske feltet - dette reduserer ytelsen til transistoren. De planlegger å rette opp mangelen i løpet av de neste par årene. Etter dette vil ingeniører begynne å forberede seg på å bringe produktet til markedet.
Hva mer skriver vi om i bedriftsbloggen vår:
Kilde: www.habr.com