Discutimos abordagens alternativas para o desenvolvimento de produtos semicondutores.
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Última vez sobre materiais que podem substituir o silício na produção de transistores e expandir suas capacidades. Hoje estamos discutindo abordagens alternativas para o desenvolvimento de produtos semicondutores e como eles serão utilizados em data centers.
Transistores piezoelétricos
Tais dispositivos possuem componentes piezoelétricos e piezoresistivos em sua estrutura. O primeiro converte impulsos elétricos em impulsos sonoros. O segundo absorve essas ondas sonoras, comprime e, consequentemente, abre ou fecha o transistor. Seleneto de Samário () - dependendo da pressão seja como semicondutor (alta resistência) ou como metal.
A IBM foi uma das primeiras a introduzir o conceito de transistor piezoelétrico. Os engenheiros da empresa estão engajados em desenvolvimentos nesta área . Seus colegas do Laboratório Nacional de Física do Reino Unido, da Universidade de Edimburgo e de Auburn também estão trabalhando nessa direção.
Um transistor piezoelétrico dissipa significativamente menos energia do que dispositivos de silício. Tecnologia em primeiro lugar em pequenos aparelhos dos quais é difícil remover o calor - smartphones, dispositivos de rádio, radares.
Os transistores piezoelétricos também podem ser aplicados em processadores de servidores para data centers. A tecnologia aumentará a eficiência energética do hardware e reduzirá os custos dos operadores de data centers em infraestrutura de TI.
Transistores de túnel
Um dos principais desafios dos fabricantes de dispositivos semicondutores é projetar transistores que possam ser comutados em baixas tensões. Os transistores de túnel podem resolver esse problema. Tais dispositivos são controlados usando .
Assim, quando uma tensão externa é aplicada, o transistor comuta mais rapidamente porque os elétrons têm maior probabilidade de superar a barreira dielétrica. Como resultado, o dispositivo requer várias vezes menos tensão para funcionar.
Cientistas do MIPT e da Universidade Tohoku do Japão estão desenvolvendo transistores de túnel. Eles usaram grafeno de camada dupla para um dispositivo que opera de 10 a 100 vezes mais rápido que seus equivalentes de silício. Segundo os engenheiros, sua tecnologia projetar processadores que serão vinte vezes mais produtivos do que os modelos principais modernos.
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Em diferentes épocas, protótipos de transistores túnel foram implementados utilizando diversos materiais - além do grafeno, foram и . Porém, a tecnologia ainda não saiu das paredes dos laboratórios e não se fala em produção em larga escala de dispositivos baseados nela.
Transistores de rotação
Seu trabalho é baseado no movimento dos spins dos elétrons. Os spins se movem com a ajuda de um campo magnético externo, que os ordena em uma direção e forma uma corrente de spin. Dispositivos operando com esta corrente consomem cem vezes menos energia que os transistores de silício, e a uma taxa de um bilhão de vezes por segundo.
A principal vantagem dos dispositivos de rotação sua versatilidade. Eles combinam as funções de um dispositivo de armazenamento de informações, um detector para lê-las e um switch para transmiti-las a outros elementos do chip.
Acredita-se que foi o pioneiro no conceito de transistor de spin engenheiros Supriyo Datta e Biswajit Das em 1990. Desde então, grandes empresas de TI iniciaram o desenvolvimento nesta área, . No entanto, como engenheiros, os transistores de spin ainda estão muito longe de aparecer em produtos de consumo.
Transistores metal-ar
Em sua essência, os princípios operacionais e o design de um transistor metal-ar são uma reminiscência dos transistores . Com algumas exceções: o dreno e a fonte do novo transistor são eletrodos metálicos. A veneziana do dispositivo está localizada abaixo deles e é isolada com uma película de óxido.
O dreno e a fonte são colocados a uma distância de trinta nanômetros um do outro, o que permite que os elétrons passem livremente pelo espaço aéreo. A troca de partículas carregadas ocorre devido a .
Desenvolvimento de transistores metal-ar uma equipe da Universidade de Melbourne - RMIT. Os engenheiros dizem que a tecnologia “dará nova vida” à lei de Moore e tornará possível construir redes 3D inteiras a partir de transistores. Os fabricantes de chips poderão parar de reduzir incessantemente os processos tecnológicos e começar a criar arquiteturas 3D compactas.
Segundo os desenvolvedores, a frequência de operação do novo tipo de transistores ultrapassará centenas de gigahertz. A liberação da tecnologia para as massas expandirá as capacidades dos sistemas de computação e aumentará o desempenho dos servidores nos data centers.
A equipe agora busca investidores para continuar suas pesquisas e solucionar dificuldades tecnológicas. Os eletrodos de drenagem e fonte derretem sob a influência do campo elétrico - isso reduz o desempenho do transistor. Eles planejam corrigir a deficiência nos próximos anos. Depois disso, os engenheiros começarão a se preparar para lançar o produto no mercado.
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Fonte: habr.com