Говоримо о алтернативама за силицијум.
/ пхото Унспласх
Муров закон, Денардов закон и Кумијево правило губе на важности. Један од разлога је што се силицијумски транзистори приближавају својој технолошкој граници. О овој теми смо детаљно разговарали . Данас говоримо о материјалима који у будућности могу заменити силицијум и продужити важење три закона, што значи повећање ефикасности процесора и рачунарских система који их користе (укључујући сервере у центрима података).
Угљеничне наноцеви
Угљеничне наноцеви су цилиндри чији се зидови састоје од моноатомског слоја угљеника. Радијус атома угљеника је мањи од полупречника силицијума, тако да транзистори на бази наноцеви имају већу покретљивост електрона и густину струје. Као резултат, повећава се радна брзина транзистора и смањује се његова потрошња енергије. Од стране инжењера са Универзитета Висконсин-Медисон, продуктивност се повећава пет пута.
Чињеница да угљеничне наноцеви имају боље карактеристике од силицијума је одавно позната – појавили су се први такви транзистори . Али тек недавно су научници успели да превазиђу бројна технолошка ограничења како би створили довољно ефикасан уређај. Пре три године, физичари са већ поменутог Универзитета Висконсин представили су прототип транзистора на бази наноцеви, који је надмашио савремене силицијумске уређаје.
Једна примена уређаја заснованих на угљеничним наноцевима је флексибилна електроника. Али до сада технологија није ишла даље од лабораторије и нема говора о њеној масовној имплементацији.
Графенске нанотраке
Они су уске траке неколико десетина нанометара ширине и један од главних материјала за стварање транзистора будућности. Главно својство графенске траке је способност да убрза струју која тече кроз њу помоћу магнетног поља. Истовремено, графен већа електрична проводљивост од силицијума.
На , процесори засновани на графенским транзисторима ће моћи да раде на фреквенцијама близу терахерца. Док је радна фреквенција савремених чипова постављена на 4-5 гигахерца.
Први прототипови графенских транзистора . Од тада инжењери процеси „састављања” уређаја на основу њих. Недавно су добијени први резултати – тим програмера са Универзитета Кембриџ у марту о пуштању у производњу . Инжењери кажу да нови уређај може десетоструко да убрза рад електронских уређаја.
Хафнијум диоксид и селенид
Хафнијум диоксид се такође користи у производњи микрокола . Користи се за прављење изолационог слоја на капији транзистора. Али данас инжењери предлажу да га користе за оптимизацију рада силицијумских транзистора.
/ пхото PD
Почетком прошле године научници са Станфорда , да ако се кристална структура хафнијум диоксида реорганизује на посебан начин, онда је (одговоран за способност медија да преноси електрично поље) ће се повећати више од четири пута. Ако користите такав материјал приликом креирања транзисторских капија, можете значајно смањити утицај .
Такође амерички научници смањити величину савремених транзистора користећи хафнијум и цирконијум селениде. Могу се користити као ефикасан изолатор за транзисторе уместо силицијум оксида. Селениди имају много мању дебљину (три атома) док одржавају добар појас. Ово је индикатор који одређује потрошњу енергије транзистора. Инжењери су већ неколико радних прототипова уређаја на бази хафнијум и цирконијум селенида.
Сада инжењери треба да реше проблем повезивања таквих транзистора - да за њих развију одговарајуће мале контакте. Тек након овога биће могуће говорити о масовној производњи.
Молибден дисулфид
Сам молибден сулфид је прилично лош полупроводник, који је инфериоран у својствима силицијуму. Али група физичара са Универзитета Нотр Дам открила је да танки филмови молибдена (дебљине један атом) имају јединствена својства – транзистори засновани на њима не пропуштају струју када се искључе и захтевају мало енергије за пребацивање. Ово им омогућава да раде на ниским напонима.
Прототип молибденског транзистора у лабораторији. Лоренс Беркли 2016. Уређај је широк само један нанометар. Инжењери кажу да ће такви транзистори помоћи да се прошири Муров закон.
Такође транзистор молибден дисулфида прошле године инжењери са јужнокорејског универзитета. Очекује се да ће технологија наћи примену у контролним круговима ОЛЕД дисплеја. Међутим, о масовној производњи оваквих транзистора још нема говора.
Упркос томе, истраживачи са Станфорда да се савремена инфраструктура за производњу транзистора може поново изградити за рад са уређајима „молибдена” уз минималне трошкове. Да ли ће бити могуће реализовати овакве пројекте остаје да се види у будућности.
О чему пишемо на нашем Телеграм каналу:
Извор: ввв.хабр.цом