Razpravljamo o alternativnih pristopih k razvoju polprevodniških izdelkov.
/ fotografija Unsplash
Prejšnjič o materialih, ki lahko nadomestijo silicij pri izdelavi tranzistorjev in razširijo njihove zmožnosti. Danes razpravljamo o alternativnih pristopih k razvoju polprevodniških izdelkov in o tem, kako bodo uporabljeni v podatkovnih centrih.
Piezoelektrični tranzistorji
Takšne naprave imajo v svoji strukturi piezoelektrične in piezorezistivne komponente. Prvi pretvori električne impulze v zvočne impulze. Drugi absorbira te zvočne valove, stisne in v skladu s tem odpre ali zapre tranzistor. Samarijev selenid () - odvisno od tlaka bodisi kot polprevodnik (visoka odpornost) bodisi kot kovina.
IBM je bil eden prvih, ki je predstavil koncept piezoelektričnega tranzistorja. Inženirji podjetja se ukvarjajo z razvojem na tem področju . V tej smeri delujejo tudi njihovi kolegi iz Nacionalnega fizikalnega laboratorija Združenega kraljestva, Univerze v Edinburghu in Auburnu.
Piezoelektrični tranzistor razprši znatno manj energije kot silicijeve naprave. Najprej tehnologija v majhnih pripomočkih, iz katerih je težko odvajati toploto – pametni telefoni, radijske naprave, radarji.
Piezoelektrični tranzistorji lahko najdejo uporabo tudi v strežniških procesorjih za podatkovne centre. Tehnologija bo povečala energetsko učinkovitost strojne opreme in zmanjšala stroške operaterjev podatkovnih centrov na IT infrastrukturi.
Tunelski tranzistorji
Eden glavnih izzivov za proizvajalce polprevodniških naprav je načrtovanje tranzistorjev, ki jih je mogoče preklapljati pri nizkih napetostih. Tunelski tranzistorji lahko rešijo ta problem. Takšne naprave se krmilijo z uporabo .
Tako se pri uporabi zunanje napetosti tranzistor hitreje preklopi, ker je večja verjetnost, da bodo elektroni premagali dielektrično oviro. Zaradi tega naprava za delovanje potrebuje nekajkrat nižjo napetost.
Znanstveniki z MIPT in japonske univerze Tohoku razvijajo tunelske tranzistorje. Za to so uporabili dvoslojni grafen naprava, ki deluje 10–100-krat hitreje od svojih silicijevih analogov. Po mnenju inženirjev, njihova tehnologija oblikovalski procesorji, ki bodo dvajsetkrat bolj produktivni od sodobnih paradnih modelov.
/ fotografija PD
V različnih časih so bili prototipi tunelskih tranzistorjev izvedeni z uporabo različnih materialov - poleg grafena so bili и . Vendar pa tehnologija še ni zapustila sten laboratorijev in ni govora o obsežni proizvodnji naprav, ki temeljijo na njej.
Spin tranzistorji
Njihovo delo temelji na gibanju elektronskih vrtljajev. Spini se premikajo s pomočjo zunanjega magnetnega polja, ki jih uredi v eno smer in tvori spinski tok. Naprave, ki delujejo s tem tokom, porabijo stokrat manj energije kot silicijevi tranzistorji in s hitrostjo milijardokrat na sekundo.
Glavna prednost spin naprav njihova vsestranskost. Združujejo funkcije naprave za shranjevanje informacij, detektorja za njihovo branje in stikala za njihov prenos na druge elemente čipa.
Menijo, da je bil začetnik koncepta spin tranzistorja inženirja Supriyo Datta in Biswajit Das leta 1990. Od takrat so se velika IT podjetja lotila razvoja na tem področju, . Vendar, kako inženirjev, so spin tranzistorji še daleč od tega, da bi se pojavili v potrošniških izdelkih.
Tranzistorji kovina-zrak
Načela delovanja in zasnova kovinsko-zračnega tranzistorja v svojem bistvu spominjajo na tranzistorje . Z nekaterimi izjemami: odtok in izvor novega tranzistorja sta kovinski elektrodi. Zaklop naprave se nahaja pod njimi in je izoliran z oksidnim filmom.
Odtok in izvor sta nastavljena na razdalji trideset nanometrov drug od drugega, kar omogoča prost prehod elektronov skozi zračni prostor. Do izmenjave nabitih delcev pride zaradi .
Razvoj tranzistorjev kovina-zrak ekipa z Univerze v Melbournu - RMIT. Inženirji pravijo, da bo tehnologija "vdahnila novo življenje" Moorovemu zakonu in omogočila gradnjo celotnih 3D omrežij iz tranzistorjev. Proizvajalci čipov bodo lahko prenehali z neskončnim zmanjševanjem tehnoloških procesov in začeli ustvarjati kompaktne 3D arhitekture.
Po mnenju razvijalcev bo delovna frekvenca novega tipa tranzistorjev presegla stotine gigahercev. Sprostitev tehnologije v množice bo razširila zmogljivosti računalniških sistemov in povečala zmogljivost strežnikov v podatkovnih centrih.
Ekipa zdaj išče vlagatelje za nadaljevanje raziskav in reševanje tehnoloških težav. Odvodna in izvorna elektroda se pod vplivom električnega polja stopita - to zmanjša zmogljivost tranzistorja. Pomanjkljivost nameravajo odpraviti v naslednjih nekaj letih. Po tem se bodo inženirji začeli pripravljati na dajanje izdelka na trg.
O čem še pišemo v našem korporativnem blogu:
Vir: www.habr.com