Po flasim për alternativa të silikonit.
/ Foto Unsplash
Ligji i Moore, Ligji i Denardit dhe Rregulli i Coomey po humbasin rëndësinë. Një arsye është se transistorët e silikonit po i afrohen kufirit të tyre teknologjik. Ne e diskutuam këtë temë në detaje . Sot po flasim për materiale që në të ardhmen mund të zëvendësojnë silikonin dhe të zgjasin vlefshmërinë e tre ligjeve, që nënkupton rritjen e efikasitetit të procesorëve dhe sistemeve kompjuterike që i përdorin ato (përfshirë serverët në qendrat e të dhënave).
Nanotubat e karbonit
Nanotubat e karbonit janë cilindra, muret e të cilëve përbëhen nga një shtresë monatomike karboni. Rrezja e atomeve të karbonit është më e vogël se ajo e silikonit, kështu që transistorët me bazë nanotuba kanë lëvizshmëri më të lartë të elektroneve dhe densitet të rrymës. Si rezultat, shpejtësia e funksionimit të tranzistorit rritet dhe konsumi i tij i energjisë zvogëlohet. Nga inxhinierë nga Universiteti i Wisconsin-Madison, produktiviteti rritet pesëfish.
Fakti që nanotubat e karbonit kanë karakteristika më të mira se silikoni është i njohur për një kohë të gjatë - u shfaqën transistorët e parë të tillë . Por vetëm kohët e fundit shkencëtarët kanë arritur të kapërcejnë një sërë kufizimesh teknologjike në mënyrë që të krijojnë një pajisje mjaft efektive. Tre vjet më parë, fizikanët nga Universiteti tashmë i përmendur i Wisconsin prezantuan një prototip të një tranzistori të bazuar në nanotube, i cili i tejkaloi pajisjet moderne të silikonit.
Një aplikim i pajisjeve të bazuara në nanotuba karboni është elektronika fleksibël. Por deri tani teknologjia nuk ka shkuar përtej laboratorit dhe nuk flitet për zbatimin masiv të saj.
Nanoshirita grafeni
Janë shirita të ngushtë disa dhjetëra nanometra të gjerë dhe një nga materialet kryesore për krijimin e transistorëve të së ardhmes. Vetia kryesore e shiritit grafeni është aftësia për të përshpejtuar rrymën që rrjedh përmes saj duke përdorur një fushë magnetike. Në të njëjtën kohë, grafeni përçueshmëri më e madhe elektrike se silikoni.
Mbi , procesorët e bazuar në tranzistorë grafeni do të jenë në gjendje të operojnë në frekuenca afër terahercit. Ndërsa frekuenca e funksionimit të çipave moderne është vendosur në 4–5 gigahertz.
Prototipet e para të tranzistorëve të grafenit . Që atëherë inxhinierë proceset e "montimit" të pajisjeve të bazuara në to. Kohët e fundit, u morën rezultatet e para - një ekip zhvilluesish nga Universiteti i Kembrixhit në mars rreth nisjes në prodhim . Inxhinierët thonë se pajisja e re mund të përshpejtojë dhjetëfish funksionimin e pajisjeve elektronike.
Dioksidi i hafniumit dhe selenid
Dioksidi i hafniumit përdoret gjithashtu në prodhimin e mikroqarqeve . Përdoret për të bërë një shtresë izoluese në një portë tranzistor. Por sot inxhinierët propozojnë përdorimin e tij për të optimizuar funksionimin e transistorëve të silikonit.
/ Foto PD
Në fillim të vitit të kaluar, shkencëtarët nga Stanford , që nëse struktura kristalore e dioksidit të hafniumit riorganizohet në mënyrë të veçantë, atëherë ajo (përgjegjës për aftësinë e mediumit për të transmetuar një fushë elektrike) do të rritet më shumë se katër herë. Nëse përdorni një material të tillë kur krijoni porta tranzistor, mund të zvogëloni ndjeshëm ndikimin .
Edhe shkencëtarët amerikanë zvogëloni madhësinë e transistorëve modernë duke përdorur selenide hafnium dhe zirkonium. Ato mund të përdoren si një izolues efektiv për transistorët në vend të oksidit të silikonit. Selenidet kanë një trashësi shumë më të vogël (tre atome) duke ruajtur një hendek të mirë brezi. Ky është një tregues që përcakton konsumin e energjisë së tranzistorit. Inxhinierët tashmë kanë disa prototipe pune të pajisjeve të bazuara në selenide të hafniumit dhe zirkonit.
Tani inxhinierët duhet të zgjidhin problemin e lidhjes së transistorëve të tillë - të zhvillojnë kontakte të vogla të përshtatshme për ta. Vetëm pas kësaj do të jetë e mundur të flitet për prodhimin masiv.
Disulfidi i molibdenit
Sulfidi i molibdenit në vetvete është një gjysmëpërçues mjaft i dobët, i cili është inferior në vetitë ndaj silikonit. Por një grup fizikantësh nga Universiteti i Notre Dame zbuluan se filmat e hollë të molibdenit (një atom i trashë) kanë veti unike - transistorët e bazuar në to nuk kalojnë rrymë kur fiken dhe kërkojnë pak energji për t'u ndërruar. Kjo u lejon atyre të punojnë në tensione të ulëta.
Prototipi i tranzistorit të molibdenit në laborator. Lawrence Berkeley në 2016. Pajisja është vetëm një nanometër e gjerë. Inxhinierët thonë se transistorë të tillë do të ndihmojnë në zgjerimin e Ligjit të Moore.
Gjithashtu tranzistor disulfidi molibden vitin e kaluar inxhinierë nga një universitet i Koresë së Jugut. Teknologjia pritet të gjejë aplikim në qarqet e kontrollit të ekraneve OLED. Megjithatë, ende nuk flitet për prodhimin masiv të transistorëve të tillë.
Pavarësisht kësaj, studiuesit nga Stanford se infrastruktura moderne për prodhimin e tranzistorëve mund të rindërtohet për të punuar me pajisjet "molibden" me kosto minimale. Nëse do të jetë e mundur të realizohen projekte të tilla, mbetet për t'u parë në të ardhmen.
Për çfarë shkruajmë në kanalin tonë Telegram:
Burimi: www.habr.com