Vi snakker om alternativer for silisium.
/ bilde Unsplash
Moores lov, Dennards lov og Coomeys regel mister relevans. En grunn er at silisiumtransistorer nærmer seg sin teknologiske grense. Vi diskuterte dette emnet i detalj . I dag snakker vi om materialer som i fremtiden kan erstatte silisium og forlenge gyldigheten til de tre lovene, noe som betyr å øke effektiviteten til prosessorer og datasystemene som bruker dem (inkludert servere i datasentre).
Karbon nanorør
Karbon nanorør er sylindre hvis vegger består av et monoatomisk lag av karbon. Radiusen til karbonatomer er mindre enn for silisium, så nanorørbaserte transistorer har høyere elektronmobilitet og strømtetthet. Som et resultat øker driftshastigheten til transistoren og strømforbruket reduseres. Av ingeniører fra University of Wisconsin-Madison, femdobles produktiviteten.
Det faktum at karbon nanorør har bedre egenskaper enn silisium har vært kjent i lang tid - de første slike transistorene dukket opp . Men først nylig har forskere klart å overvinne en rekke teknologiske begrensninger for å skape en tilstrekkelig effektiv enhet. For tre år siden presenterte fysikere fra det allerede nevnte University of Wisconsin en prototype av en nanorør-basert transistor, som utkonkurrerte moderne silisiumenheter.
En anvendelse av enheter basert på karbon nanorør er fleksibel elektronikk. Men så langt har teknologien ikke gått utover laboratoriet, og det er ikke snakk om masseimplementering.
Grafen nanobånd
De er smale strimler flere titalls nanometer bred og et av hovedmaterialene for å lage fremtidens transistorer. Hovedegenskapen til grafentape er evnen til å akselerere strømmen som strømmer gjennom den ved hjelp av et magnetfelt. Samtidig grafen større elektrisk ledningsevne enn silisium.
På , vil prosessorer basert på grafentransistorer kunne operere ved frekvenser nær terahertz. Mens driftsfrekvensen til moderne brikker er satt til 4–5 gigahertz.
De første prototypene av grafentransistorer . Siden da ingeniører prosesser for å "montere" enheter basert på dem. Svært nylig ble de første resultatene oppnådd - et team av utviklere fra University of Cambridge i mars om lansering i produksjon . Ingeniører sier at den nye enheten kan fremskynde driften av elektroniske enheter tidoblet.
Hafniumdioksid og selenid
Hafniumdioksid brukes også i produksjon av mikrokretser . Den brukes til å lage et isolerende lag på en transistorport. Men i dag foreslår ingeniører å bruke den for å optimalisere driften av silisiumtransistorer.
/ bilde PD
Tidlig i fjor, forskere fra Stanford , at hvis krystallstrukturen til hafniumdioksid omorganiseres på en spesiell måte, så (ansvarlig for mediets evne til å overføre et elektrisk felt) vil øke mer enn fire ganger. Hvis du bruker et slikt materiale når du lager transistorporter, kan du redusere påvirkningen betydelig .
Også amerikanske forskere redusere størrelsen på moderne transistorer ved å bruke hafnium- og zirkoniumselenider. De kan brukes som en effektiv isolator for transistorer i stedet for silisiumoksid. Selenider har en betydelig mindre tykkelse (tre atomer), samtidig som de opprettholder et godt båndgap. Dette er en indikator som bestemmer strømforbruket til transistoren. Ingeniører har allerede flere fungerende prototyper av enheter basert på hafnium og zirkonium selenider.
Nå må ingeniører løse problemet med å koble slike transistorer - for å utvikle passende små kontakter for dem. Først etter dette vil det være mulig å snakke om masseproduksjon.
Molybdendisulfid
Molybdensulfid i seg selv er en ganske dårlig halvleder, som er dårligere i egenskaper enn silisium. Men en gruppe fysikere fra University of Notre Dame oppdaget at tynne molybdenfilmer (ett atom tykke) har unike egenskaper - transistorer basert på dem passerer ikke strøm når de er slått av og krever lite energi for å bytte. Dette gjør at de kan operere ved lave spenninger.
Molybden transistor prototype i laboratoriet. Lawrence Berkeley i 2016. Enheten er bare én nanometer bred. Ingeniører sier at slike transistorer vil bidra til å utvide Moores lov.
Også molybdendisulfid transistor i fjor ingeniører fra et sørkoreansk universitet. Teknologien forventes å finne anvendelse i kontrollkretser for OLED-skjermer. Imidlertid er det ennå ikke snakk om masseproduksjon av slike transistorer.
Til tross for dette, forskere fra Stanford at moderne infrastruktur for produksjon av transistorer kan bygges om for å fungere med "molybden"-enheter til minimale kostnader. Om det vil være mulig å gjennomføre slike prosjekter gjenstår å se i fremtiden.
Hva vi skriver om i vår Telegram-kanal:
Kilde: www.habr.com