Diskutujeme o alternatívnych prístupoch k vývoju polovodičových produktov.
/ foto Unsplash
Naposledy o materiáloch, ktoré dokážu nahradiť kremík pri výrobe tranzistorov a rozšíriť ich možnosti. Dnes diskutujeme o alternatívnych prístupoch k vývoju polovodičových produktov a ich využití v dátových centrách.
Piezoelektrické tranzistory
Takéto zariadenia majú vo svojej štruktúre piezoelektrické a piezorezistívne komponenty. Prvý premieňa elektrické impulzy na zvukové impulzy. Druhý absorbuje tieto zvukové vlny, stláča a podľa toho otvára alebo zatvára tranzistor. selenid samária () - v závislosti od tlaku buď ako polovodič (vysoký odpor) alebo ako kov.
IBM ako jedna z prvých predstavila koncept piezoelektrického tranzistora. Inžinieri spoločnosti sa zaoberajú vývojom v tejto oblasti . V tomto smere pracujú aj ich kolegovia z UK National Physical Laboratory, University of Edinburgh a Auburn.
Piezoelektrický tranzistor rozptýli podstatne menej energie ako kremíkové zariadenia. Technológia na prvom mieste v malých prístrojoch, z ktorých je ťažké odstrániť teplo - smartfóny, rádiové zariadenia, radary.
Piezoelektrické tranzistory môžu nájsť uplatnenie aj v serverových procesoroch pre dátové centrá. Technológia zvýši energetickú efektívnosť hardvéru a zníži náklady prevádzkovateľov dátových centier na IT infraštruktúru.
Tunelové tranzistory
Jednou z hlavných výziev pre výrobcov polovodičových zariadení je navrhnúť tranzistory, ktoré možno spínať pri nízkom napätí. Tento problém môžu vyriešiť tunelové tranzistory. Takéto zariadenia sa ovládajú pomocou .
Keď sa teda použije externé napätie, tranzistor sa spína rýchlejšie, pretože elektróny s väčšou pravdepodobnosťou prekonajú dielektrickú bariéru. Výsledkom je, že zariadenie potrebuje na prevádzku niekoľkonásobne menšie napätie.
Vedci z MIPT a japonskej univerzity Tohoku vyvíjajú tunelové tranzistory. Použili na to dvojvrstvový grafén zariadenie, ktoré funguje 10 až 100-krát rýchlejšie ako jeho kremíkové náprotivky. Podľa inžinierov ich technológie dizajnové procesory, ktoré budú dvadsaťkrát produktívnejšie ako moderné vlajkové modely.
/ foto PD
V rôznych časoch boli prototypy tunelových tranzistorov implementované pomocou rôznych materiálov - okrem grafénu to boli и . Technológia však ešte neopustila steny laboratórií a o veľkovýrobe zariadení na jej základe sa nehovorí.
Spinové tranzistory
Ich práca je založená na pohybe spinov elektrónov. Spiny sa pohybujú pomocou vonkajšieho magnetického poľa, ktoré ich usmerňuje jedným smerom a vytvára spinový prúd. Zariadenia pracujúce s týmto prúdom spotrebujú stokrát menej energie ako kremíkové tranzistory a rýchlosťou biliónkrát za sekundu.
Hlavnou výhodou spinových zariadení ich všestrannosť. Kombinujú funkcie zariadenia na ukladanie informácií, detektora na ich čítanie a prepínača na ich prenos do iných prvkov čipu.
Verí sa, že bol priekopníkom konceptu spinového tranzistora inžinieri Supriyo Datta a Biswajit Das v roku 1990. Odvtedy sa veľké IT spoločnosti pustili do vývoja v tejto oblasti, . Avšak, ako inžinieri, spinové tranzistory sú ešte ďaleko od toho, aby sa objavili v spotrebiteľských produktoch.
Tranzistory metal-to-air
Vo svojom jadre princípy fungovania a konštrukcia tranzistora kov-vzduch pripomínajú tranzistory . Až na niektoré výnimky: zvodom a zdrojom nového tranzistora sú kovové elektródy. Uzávierka zariadenia je umiestnená pod nimi a je izolovaná oxidovým filmom.
Odtok a zdroj sú od seba nastavené vo vzdialenosti tridsať nanometrov, čo umožňuje elektrónom voľne prechádzať vzduchovým priestorom. K výmene nabitých častíc dochádza v dôsledku .
Vývoj tranzistorov typu metal-to-air tím z University of Melbourne - RMIT. Inžinieri tvrdia, že technológia „vdýchne nový život“ Moorovmu zákonu a umožní vybudovať celé 3D siete z tranzistorov. Výrobcovia čipov budú môcť prestať s nekonečným znižovaním technologických procesov a začať vytvárať kompaktné 3D architektúry.
Podľa vývojárov bude pracovná frekvencia nového typu tranzistorov presahovať stovky gigahertzov. Uvoľnenie technológie pre masy rozšíri možnosti výpočtových systémov a zvýši výkon serverov v dátových centrách.
Tím teraz hľadá investorov, aby pokračovali vo výskume a vyriešili technologické problémy. Odtokové a zdrojové elektródy sa vplyvom elektrického poľa tavia - to znižuje výkon tranzistora. V najbližších rokoch plánujú nedostatok napraviť. Potom sa inžinieri začnú pripravovať na uvedenie produktu na trh.
O čom ešte píšeme v našom firemnom blogu:
Zdroj: hab.com