Discutăm abordări alternative pentru dezvoltarea produselor semiconductoare.
/ fotografie Unsplash
Ultima data despre materiale care pot înlocui siliciul în producția de tranzistori și extinde capacitățile acestora. Astăzi discutăm despre abordări alternative ale dezvoltării produselor semiconductoare și despre modul în care acestea vor fi utilizate în centrele de date.
Tranzistoare piezoelectrice
Astfel de dispozitive au componente piezoelectrice și piezorezistive în structura lor. Primul transformă impulsurile electrice în impulsuri sonore. Al doilea absoarbe aceste unde sonore, comprimă și, în consecință, deschide sau închide tranzistorul. Selenura de samarium () - in functie de presiune fie ca semiconductor (rezistență mare) fie ca metal.
IBM a fost unul dintre primii care au introdus conceptul de tranzistor piezoelectric. Inginerii companiei sunt angajați în dezvoltări în acest domeniu . În această direcție lucrează și colegii lor de la Laboratorul Național de Fizică din Marea Britanie, Universitatea din Edinburgh și Auburn.
Un tranzistor piezoelectric disipă mult mai puțină energie decât dispozitivele cu siliciu. Tehnologia în primul rând în gadget-uri mici din care este greu de îndepărtat căldura - smartphone-uri, dispozitive radio, radare.
Tranzistoarele piezoelectrice pot găsi aplicații și în procesoarele de server pentru centrele de date. Tehnologia va crește eficiența energetică a hardware-ului și va reduce costurile operatorilor de centre de date pe infrastructura IT.
Tranzistoare tunel
Una dintre principalele provocări pentru producătorii de dispozitive semiconductoare este proiectarea tranzistoarelor care pot fi comutate la tensiuni joase. Tranzistoarele tunel pot rezolva această problemă. Astfel de dispozitive sunt controlate folosind .
Astfel, atunci când se aplică o tensiune externă, tranzistorul comută mai repede, deoarece electronii sunt mai susceptibili de a depăși bariera dielectrică. Ca rezultat, dispozitivul necesită de câteva ori mai puțină tensiune pentru a funcționa.
Oamenii de știință de la MIPT și de la Universitatea Tohoku din Japonia dezvoltă tranzistori tunel. Au folosit grafen cu două straturi un dispozitiv care funcționează de 10-100 de ori mai rapid decât omologii săi din siliciu. Potrivit inginerilor, tehnologia lor proiectează procesoare care vor fi de douăzeci de ori mai productive decât modelele emblematice moderne.
/ fotografie PD
În momente diferite, prototipurile de tranzistoare tunel au fost implementate folosind diferite materiale - pe lângă grafen, acestea au fost и . Cu toate acestea, tehnologia nu a părăsit încă pereții laboratoarelor și nu se vorbește despre producția la scară largă de dispozitive bazate pe aceasta.
Tranzistoare cu spin
Munca lor se bazează pe mișcarea spinurilor electronilor. Spiriile se deplasează cu ajutorul unui câmp magnetic extern, care le ordonează într-o singură direcție și formează un curent de spin. Dispozitivele care funcționează cu acest curent consumă de o sută de ori mai puțină energie decât tranzistoarele de siliciu și cu o rată de un miliard de ori pe secundă.
Principalul avantaj al dispozitivelor de spin versatilitatea lor. Acestea combină funcțiile unui dispozitiv de stocare a informațiilor, un detector pentru citirea acesteia și un comutator pentru transmiterea acestora către alte elemente ale cipului.
Se crede că a fost pionier în conceptul unui tranzistor de spin inginerii Supriyo Datta și Biswajit Das în 1990. De atunci, marile companii IT au început dezvoltarea în acest domeniu, . Totuși, cum ingineri, tranzistorii de spin sunt încă departe de a apărea în produsele de larg consum.
Tranzistoare metal-aer
În esență, principiile de funcționare și designul unui tranzistor metal-aer amintesc de tranzistori . Cu unele excepții: drenul și sursa noului tranzistor sunt electrozi metalici. Obturatorul dispozitivului este situat sub ele și este izolat cu o peliculă de oxid.
Drenul și sursa sunt setate la o distanță de treizeci de nanometri unul de celălalt, ceea ce permite electronilor să treacă liber prin spațiul aerian. Schimbul de particule încărcate are loc datorită .
Dezvoltarea tranzistoarelor metal-aer o echipă de la Universitatea din Melbourne - RMIT. Inginerii spun că tehnologia va „insufla o nouă viață” legii lui Moore și va face posibilă construirea de rețele 3D întregi din tranzistori. Producătorii de cipuri vor putea înceta să reducă la nesfârșit procesele tehnologice și să înceapă să creeze arhitecturi 3D compacte.
Potrivit dezvoltatorilor, frecvența de funcționare a noului tip de tranzistoare va depăși sute de gigaherți. Eliberarea tehnologiei către mase va extinde capacitățile sistemelor de calcul și va crește performanța serverelor din centrele de date.
Echipa caută acum investitori care să-și continue cercetările și să rezolve dificultățile tehnologice. Electrozii de scurgere și sursă se topesc sub influența câmpului electric - acest lucru reduce performanța tranzistorului. Ei plănuiesc să corecteze deficiența în următorii doi ani. După aceasta, inginerii vor începe să se pregătească pentru a aduce produsul pe piață.
Despre ce mai scriem pe blogul nostru corporativ:
Sursa: www.habr.com